一种风力发电系统追踪最大输出功率控制方法

成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术

合作方式：技术转让

参与活动：驻苏高校院所苏北五市产学研合作对接活动第七届中国江苏产学研合作大会

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 0 项
已授权专利,其中:发明专利 1 项

成果简介

成果概况

该方法借助于风速传感器检测风速信号，根据风速信号与风力机最大输出功率点之间的关系实施风力发电机的输出功率控制，使风力发电机快速跟随环境风速变化；并在当前运行点实施风力发电机运行转速的控制，使其输出功率发生变动，根据风力发电机当前输出电功率及前一时刻输出的电功率，对风力发电机的运行转速进行调整，使风力发电系统运行在当前风力机所能输出的最大功率运行点，从而追踪最大功率点曲线，风力发电系统获得最大功率输出。

创新要点

1、实现风速变化情况下风力发电系统输出功率的快速跟随。根据风速传感器所检测的风速信号，借助于风力机环境风速与风力机获得最大功率运行点之间的关系，确定风力发电机的运行转速，以使风力发电机的输出最大功率，风力机追踪最大风能。 2、实现风力发电系统最大功率点的追踪控制。风力发电机在当前给定的转速情况下，控制系统使发电机的转速变化一个步距，若此时发电机的输出电功率增加，则发电机继续向该方向变化一个步距，若此时发电机的输出电功率减少，则发电机向反方向变化一个步距，直至发电机的输出电功率变化极小为止。此时，风力发电系统输出最大功率。 3、提升风力发电系统跟随最大功率点的跟随性能。为加快风力发电系统的响应速度，在转速变化量的设置上可以考虑发电机输出电功率变化量及变化方向，输出电功率变化量大则转速变化量步距增加，输出电功率变化量小则转速变化量步距减小，同时考虑输出电功率的变化极性，直至步距为零。

主要技术指标

1、根据环境风速与风力机输出最大功率点之间的关系，借助于风速传感器得到环境风速信号，获得风力发电机运行的转速指令信号。 2、根据转速指令信号，控制系统借助于控制发电机电磁转矩来控制风力机转速，使风力机的转速尽快运行在最大风能系数所设定的转速上，风力机可以获得最大风能。 3、在当前运行点上，控制系统让发电机的运行转速产生一个步距的变化，则发电机的输出电功率将发生变化，该电功率的变化量及变化方向将决定发电机运行转速下一步的变化方向及变化步距值。 4、若电功率的变化量为正（增加），且增加的量比较显著，则发电机运行转速将继续向原先设定的方向变化一个步距值；若增加的量不显著，则发电机运行转速将向原先设定的方向变化小于一个步距值；若增加的量很小（接近于零），则发电机运行转速保持不变。 5、若电功率的变化量为负（减小），且减小的量比较显著，则发电机运行转速将向原先设定的相反方向变化一个步距值；若减小的量不显著，则发电机运行转速将向原先设定的相反方向变化小于一个步距值；若减小的量很小（接近于零），则发电机运行转速保持不变。 6、由于系统设置了风速传感器来检测环境风速，大步距（风速变化比较大时）情况下的风力机转速跟随控制由传感器所测信号决定，控制系统根据环境风速信号使风力发电机运行在最佳功率-速度曲线所确定的转速上，此时风力机所获得风能的风能系数接近最大值。当风速短期稳定的情况下，风力机运行转速的控制由控制系统实施调整。控制系统根据发电机输出电功率变化量的大小动态调整风力发电机转速变化的步距数值，使风力机尽快运行在最大功率点位置，实现风力发电系统追踪最大风能的控制。

其他说明

本发明采用风速传感器检测环境风速，使风力发电系统的风力机转速尽快接近当前风速情况下的最大功率点附近，再在控制系统的调整下，发电机转速向输出功率增加的方向调整，并最终到达最大功率运行点，实现风力发电系统追踪最大风能。

完成人信息

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