[发明专利]一种风力发电机控制方法、装置以及风力发电机

权利要求书

1.一种风力发电机控制方法，其特征在于，包括：周期性获取风力发电机的实际风轮转速；

根据获取的所述实际风轮转速对当前周期的风速进行估算，获得估算风速，具体包括：根据所述实际风轮转速、所述风轮的角加速度，风力发电机的实时转矩、风轮及传动链的转动惯量以及传动轴的损耗转矩，计算风力发电机的实际气动转矩；根据所述实际风轮转速、最近一个周期获得的估算风速、风轮半径以及当前空气密度，计算风力发电机的估算气动转矩；根据所述实际气动转矩和所述估算气动转矩之间的差值，获得当前周期的估算风速，具体包括：将所述实际气动转矩和所述估算气动转矩之间的差值输入至第一PI调节器，并将所述第一PI调节器的输出作为当前周期对应的估算风速；

根据估算风速以及当前周期的最优叶尖速比，计算风力发电机在当前周期的最优转速；

将所述风力发电机的所述实际风轮转速调整至所述最优转速，具体包括：将风力发电机在当前周期的最优转速，以及当前周期实际风轮转速的差值输入至第二PI调节器；根据所述第二PI调节器输出的调节转矩，调整所述风力发电机的转矩，以将所述风力发电机的所述实际风轮转速调整至所述最优转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际风轮转速、所述风轮的角加速度，风力发电机的实时转矩、风轮及传动链的转动惯量以及传动轴的损耗转矩，计算风力发电机的实际气动转矩，具体包括：

对所述实际风轮转速求时间的导数，获得风轮的角加速度

根据下述公式(1)计算风力发电机的实际气动转矩T_{aero_real}：

(1)

其中，T_gen为风力发电机的实时转矩；J为风轮及传动链的转动惯量；Kω为风力发电机的损耗转矩；K为系数；ω为实际风轮转速。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际风轮转速、最近一个周期获得的估算风速、风轮半径以及当前空气密度，计算风力发电机的估算气动转矩，具体包括：

根据所述实际风轮转速、所述最近一个周期获得的估算风速以及风轮半径，计算当前周期的叶尖速比；

根据当前周期的叶尖速比，以及叶片的叶尖速比-风能利用系数曲线，计算当前周期的风能利用系数；

根据当前周期的叶尖速比、当前周期的风能利用系数、当前空气密度、风轮半径以及最近一个周期获得的估算风速，计算风力发电机的估算气动转矩。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当前周期的叶尖速比λ满足公式(2)：

(2)

风力发电机的估算气动转矩T_{aero_est}满足公式(3)：

(3)T_{aero_est}＝0.5ρπR³v²C_p/λ；

其中，ω为实际风轮转速；R为风轮半径；v为最近一个周期获得的估算风速；ρ为当前空气密度；C_p为当前周期的风能利用系数。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据估算风速以及当前周期的最优叶尖速比，计算风力发电机在当前周期的最优转速，具体包括：

根据下述公式(4)计算风力发电机在当前周期的最优转速ω′：

(4)

其中，v为所述估算风速；λ_opt为当前最优叶尖速比；R为风轮半径。