[发明专利]一种风力发电机控制方法、装置以及风力发电机

说明书

本发明提供了一种风力发电机控制方法、装置以及风力发电机，其中，该风力发电机控制方法包括：周期性获取风力发电机的实际风轮转速；根据获取的实际风轮转速对当前周期的风速进行估算，获得估算风速；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；将风力发电机的实际风轮转速调整至最优转速。本申请实施例能够根据外界实际风速周期性的对风力发电机进行调整，不需要在静态寻优的过程中耗费过多的时间，因此也就减少了在最终阶段浪费的风能，同时，能够更快的到达最大功率点、能够以更高的效率捕获风能以及更强的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种风力发电机控制方法、装置以及风力发电机。

背景技术

随着风力发电技术的不断成熟和风力发电成本的不断降低，风力发电已成为当前主要发电方式之一。风力发电是目前比较经济和容易实现大规模商业化的可再生能源，又属于绿色清洁能源。利用风力发电既可使丰富的风能自然资源造福于人类，又可减少对煤炭、石油等矿物燃料的消耗，能够缓解能源紧缺的压力，另外，还可以减少火力发电所带来的风尘、酸雨和温室效应等环境污染以及对气候的影响，有利于保护人类生存环境。

风力发电主要利用风力带动风轮叶片转动，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使风力发电机发电。为了能够最大的捕获风能，提高风力发电机在发电过程中将风能转化为电能的效率，需要根据当前的风速对风力发电机的输出转矩进行调整。

目前风力发电机输出转矩主要采用静态寻优的方式进行控制，也即，根据当前发电机转速直接查表得到此转速对应的静态最大功率点的转矩，作为风力发电机的最终输出转矩。

采用上述控制方法存在如下缺点：首先，对于大型风机来说，最大功率点静态寻优的控制方法效率太低，当风速变化时，由于风轮叶片的转动惯量过大，需要较长时间追踪最大功率，浪费在追踪阶段可以捕获到的风能；其次，该控制方法是依据风力发电机的静态的最大功率点ω-T曲线，因此只有风机运行状态不再变化时，才能最大的捕获风能；但实际上外界风速总是在不断变化的，因此风机总是处在追踪的状态，始终无法达到最大功率点；再次，ω-T曲线是预先设定的，无法根据外部环境的变化进行实时调整；最后，由于该控制方法属于开环控制，抗干扰能力差，所以当风力发电机转速出现波动时，输出的转矩也会有相似相位和频率的波动，最终再作用于发电机，导致发电机的波动增加。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种风力发电机控制方法、装置以及风力发电机，用以解决上述问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机控制方法，该方法包括：周期性获取风力发电机的实际风轮转速；

根据获取的实际风轮转速对当前周期的风速进行估算，获得估算风速；

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；

将风力发电机的实际风轮转速调整至最优转速。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：根据获取的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：

根据实际风轮转速、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；

根据实际气动转矩和估算气动转矩之间的差值，获得当前周期的估算风速。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：根据实际风轮转速、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：