[发明专利]一种利用大型风力机惯性的最大风能捕获控制方法

权利要求书

1.一种利用大型风力机惯性的最大风能捕获控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预知风速信息；

S2：离线确定切换区间、切换点；

S3：在风速上升阶段，利用先进控制方法进行快速风力机控制，以进行最大功率点跟踪，在风速下降阶段，采用最优转矩法，使风力机保持缓慢变化的特点，利用了风力机由于惯性而具有的动能，提高风能捕获能力，其中，

所述风速下降阶段的控制方法选择最优转矩法，依靠系统本身的特性进行转速调节，所述最优转矩法的控制输入设定为：

其中λ_opt为最佳叶尖速比，为最大风能利用系数，w_r为风轮转速，T_g为发电机转矩，即为控制输入量，C_p为风能利用系数，叶尖速比λ表达式为：所述风速上升阶段的控制方法选择相对于传统的风力机控制方法具有快速性的先进控制方法，跟踪参考值的调节时间更短，风能捕获效果更好，而对于风速下降阶段采取的最优转矩法，其考虑了由于惯性而具有的动能，因此相对于一般的最大功率点跟踪，风速下降阶段对应的参考最优功率将得到提升，其不仅仅与风速有关，还与已存在的由于惯性而具有的动能相关，具体的表达形式如下：

其中，P_opt是一般最大功率点跟踪的参考最优功率值，P_kinetic是已存在的由于惯性而具有的动能。

2.根据权利要求1所述的一种利用大型风力机惯性的最大风能捕获控制方法，其特征在于，该控制方法基于风速已知的前提，所述风力机为单质量块模型，其传动链方程如下：

其中

其中，R为风轮半径，v为风速，ρ为空气密度，w_r为风轮转速，T_r为风轮转矩，T_g为发电机转矩，即为控制输入量，J_r，J_g分别为转子侧转动惯量和发电机侧转动惯量，C_r，C_g分别为转子侧阻尼系数和发电机侧转动惯量，n_g为齿轮箱变速比，C_p为风能利用系数，叶尖速比λ表达式为：

3.根据权利要求1所述的一种利用大型风力机惯性的最大风能捕获控制方法，其特征在于，初始条件皆设定为风速上升阶段，即控制输入为先进控制方法的控制输入，所述切换区间的确定准则是：只判断较大区间的风速下降情况为风速下降阶段，除此以外归于风速上升阶段的情况。

4.根据权利要求1到3任一项所述的一种利用大型风力机惯性的最大风能捕获控制方法，其特征在于，所述先进控制方法为滑模控制。