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专利号: 2016102137277
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种开关磁阻风力发电系统追踪最大功率控制方法,其特征在于:根据风力机在不同风速下的转速-发电功率特性曲线,将其运行区域分为恒功率控制区和最大功率追踪区;

在恒功率控制区采用风速跟踪控制方法,控制系统根据测风装置观测风速,按照其内部存储的不同风速下风力机转速-功率曲线输出当前风速下的功率给定值,然后此功率给定值与系统实际发电功率的差值经过PI调节器后得到的相电流限值与相电流比较产生控制信号,通过控制功率变换器主开关器件的开通与关断来调节发电功率,最终使系统输出给定功率;在功率闭环控制达到稳定后系统进入到最大功率追踪区,在此区域内系统采用变步长爬山搜索法来追踪最大功率,控制系统根据相邻时刻下系统稳态时发电功率的变化量及变化方向给出转速扰动量及扰动方向,然后在实际转速的基础上叠加转速扰动输出转速给定,通过转速闭环来调节开关磁阻发电机的转速使发电功率增加,如此重复,系统最终稳定运行在最大功率点上。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻风力发电系统追踪最大功率控制方法,其特征在于:

控制系统输出的功率给定与实际发电功率的差值经过PI调节器后输出相电流限值,当功率给定值与实际发电功率的差值超过系统设置的误差允许范围且功率给定值所对应的转速与实际转速的差值也超过误差允许范围,则确定风速发生了突变,进行恒功率控制区的变风速控制,否则功率给定值保持不变。

3.根据权利要求1所述的开关磁阻风力发电系统追踪最大功率控制方法,其特征在于:

控制系统输出的功率给定值与实际发电功率的差值经过PI调节器后输出相电流限值,当功率给定值与实际发电功率的差值在系统设置的误差允许范围,功率闭环控制已达到稳定状态,系统进入最大功率追踪区;在最大功率追踪过程控制系统采样母线电压、励磁电流和续流电流,计算出此时刻系统稳定状态的发电功率并与上一时刻系统稳定状态的发电功率相比较,给出下一时刻的转速扰动量及扰动方向,其按照公式(1)计算,然后在实际转速的基础上叠加转速扰动得到下一时刻的转速给定值,与实际转速的差值经过PI调节器后输出相电流限值,通过调节相电流的大小使系统的实际转速跟随给定转速的变化而变化,如此反复,系统最终稳定运行在此风速下最大功率点所对应的转速并输出最大功率;公式(1)具体为:(1)

式(1)中,ω(t+1)aim是t+1时刻的转速给定值;ω(t)为t时刻的实际转速;Δω(t)是t时刻的转速扰动量;λ为转速扰动量系数;P(t)为t时刻的发电功率;P(t-1)为t-1时刻的发电功率;P(t-2)为t-2时刻的发电功率;ω(t)为t时刻的实际转速;ω(t-1)为t-1时刻的实际转速;ω(t-2)为t-2时刻的实际转速;ΔP是t时刻发电功率与t-1时刻发电功率的差值。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种开关磁阻风力发电系统追踪最大功率控制方法,其特征在于:系统在追踪最大功率过程中风速发生了突变;若风速突变发生在恒功率控制区时系统进行恒功率控制区的变风速控制,系统观测变化后的风速,然后按照其内部存储的不同风速下风力机转速-功率曲线输出变风速下的功率给定值并进行功率闭环控制;当风速突变发生在最大功率追踪区时进行最大功率追踪区的变风速控制;若在风速变化前系统正在搜索最大功率,当风速发生变化后由于转速扰动量不为零可以继续追踪最大功率;若风速变化前系统已完成最大功率追踪并以转速ω稳定运行于最大功率点处且转速扰动量为零,当风速发生变化后,由于转速调节器的作用,系统的转速依旧保持为ω而风速的变化使系统的输出功率发生了变化,通过比较风速突变前后发电功率的变化大小,可以判断出风速的变化情况,进而重置转速扰动量继续搜寻变风速下的最大功率点。