[发明专利]一种开关磁阻电机风力发电系统的最大风能跟踪方法

说明书

本发明公开了一种开关磁阻电机风力发电系统的最大风能跟踪方法，通过对开关磁阻电机转速的直接控制，可根据转速和输出功率的联动变化，快速追踪到最佳转速，以确保在特定风速下发电系统的风能利用率最高，当风速发生变化时，风力发电系统的风力曲线会发生变化，可重新按照跟踪方法，确认最佳转速；当风速变化时，可快速判断输出功率大幅变化，根据功率变换方向，即可判断风速的变化趋势，并给出转速调整方向，实现快速跟踪；避免因风力机输出功率减小导致的失稳现象，且具有较高的快速性，可在稳定风速和变风速下实现最大风能跟踪。

技术领域

本发明属于风力发电领域,涉及一种开关磁阻电机风力发电系统的最大风能跟踪方法,适用于无风速检测装置的开关磁阻电机风力发电系统。

背景技术

随着能源枯竭和环境恶化,风能、太阳能等新能源呈现了迅速的发展趋势,其中风能以其可再生、清洁等优点在发电领域的地位越来越重要。

在风力发电领域，目前主要采用永磁同步发电系统、双馈发电系统和开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，开关磁阻电机)发电系统。其中永磁同步发电机、双馈发电机系统已取得较为广泛的应用，开关磁阻电机风力发电系统处于起步阶段，但凭借自身高速高效、稳定可靠、过载能力强等特点，及可实现较复杂的最大风能跟踪控制策略，因此开关磁阻电机将是风力发电系统的一种理想选择。

最大风能跟踪(MPPT)的意义就是能在变化的风速中保证风力机能跟踪最大的能量，从而提高风力发电的经济效率；目前国内外针对开关磁阻电机最大风能跟踪的研究了基于风速跟踪的开关磁阻电机风力发电最大风能跟踪控制策略，此方法需测量风场风速的变化，在实际风场有扰流的情况下不易得到准确风速。为解决上述问题，可采用爬山搜索法，这对克采用开关磁阻电机功率扰动最大功率跟踪方案，功率、转速在励磁电流扰动下的情况下实现最大风能跟踪。但励磁电流斩波控制方案和功率扰动控制方案，在风速下降情况下会产生不稳定状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在开关磁阻电机风力发电系统中,本着提高发电系统调节的快速性与稳定性原则,针对风速突变时最大功率点跟踪控制实现困难的现象,提出一种通过对开关磁阻电机转速的直接控制实现风力发电系统的最大风能跟踪方法,该方法可保障发电系统运行的稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种开关磁阻电机风力发电系统的最大风能跟踪方法，所述开关磁阻电机风力发电系统中开关磁阻发电机与风力机直驱连接，包括，步骤一:采用转速PID控制器调整开关磁阻电机的励磁电流以直接控制开关磁阻电机转速，从而控制发电系统在风速不变的情况下工作在两组不同转速n_m和n_m+1，其中n_m为前一时刻T_m转速，n_m+1为后一时刻T_m+1转速；

步骤二：连续地实时采集开关磁阻电机的转速，当开关磁阻电机转速稳定工作在两组不同转速n_m和n_m+1时，采集不同转速时刻开关磁阻电机的发电电流和发电电压，并计算输出功率p_m和p_m+1，其中p_m为转速n_m时刻的输出功率，p_m+1为转速为n_m+1时刻的输出功率；

步骤三：计算后一时刻T_m+1和前一时刻T_m的转速增量Δn＝n_m+1-n_m，输出功率增量Δp＝p_m+1-p_m，和转速增量与输出功率增量之比：K是比例系数，K＞0；