风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106762403A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611242272.8(22)申请日2016.12.29(71)申请人科诺伟业风能设备（北京）有限公司地址100083北京市海淀区王庄路1号清华同方科技广场B座23层申请人北京科诺伟业科技股份有限公司(72)发明人蒋伟谷海涛李海东王乐乐王洪彬朱承轩(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人关玲(51)Int.Cl.F03D7/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法(57)摘要一种风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法，利用风电变速恒频机组运行数据筛选出有效信息，在PLC控制系统内通过数据驱动的推理机得到机组最优转速区间运行知识，从而自动调节转速-转矩控制曲线，解决由于叶片制造、安装、老化引起的气动特性变化，传动系统机械损耗特性变化，发电机、变流器电气损耗特性变化而带来的最优转速跟踪偏离问题，使变速区间叶轮吸收Cp最大，达到提升机组低风速发电效率的目的。CN106762403ACN106762403A权利要求书1/1页1.一种风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法，其特征在于，所述的优化方法包括以下步骤：(1)在风电变速恒频机组发电运行过程中采集机组发电运行数据：4小时的发电机转速、控制器给定转矩、变流器反馈转矩、桨距角、风速、风向、机侧功率，以及测风塔返回的空气密度，然后分别计算各变量1分钟内平均值、最小值、最大值，以二维数据表形式存储；(2)对步骤(1)采集的机组发电运行数据进行筛选，剔除在连续两分钟内风速、功率、转速和风向波动过大的数据，以及机组未工作在最小工作位置的运行数据；(3)对经步骤(2)筛选的机组发电运行数据逐条计算对应的叶尖速比和风能利用系数Cp；(4)将步骤(3)计算的结果按照发电机转速分为12个等间距的数据仓，分仓范围覆盖机组发电运行转速区间，对相同仓内风能利用系数Cp、叶尖速比、控制器给定转矩、变流器反馈转矩进行均值计算，公式如下：其中，Xi和Yi为原始数据bin区间i内的平均值；xi,j和yi,j为原始数据在bin区间i内的数据j位置的数值，Ni为bin区间i内的有效数据点数；(5)保存步骤(4)计算结果，形成发电机转速数组、风能利用系数Cp数组、叶尖速比数组、给定转矩数组和变流器反馈转矩数组，然后返回执行步骤(1)；当采集机组发电运行数据48小时后，合并保存的12次数组集，形成发电机转速矩阵、风能利用系数Cp矩阵、叶尖速比矩阵、给定转矩矩阵、变流器反馈转矩矩阵，然后执行步骤(6)；(6)在步骤(5)形成的风能利用系数Cp矩阵中检索第5列-第8列最大值，并记录索引号，利用该索引号在叶尖速比矩阵中找到相应的叶尖速比并求均值(7)将步骤(6)得到的叶尖速比均值代入公式：其中，T(i)表示变流器反馈转矩矩阵第i列的均值，λ(i)为叶尖速比矩阵第i列的均值，发电机转速矩阵在第i列的均值T'(i)记为W(i)，T'(i)为W(i)对应的变流器输出转矩值；W-T'则是计算的转速-转矩控制曲线；风电变速恒频发电机组在低风速发电时，PLC控制系统测量实时电机转速，利用步骤7得到的转速-转矩控制曲线计算出当前电机转速下需要向变流器发送的转矩给定值，以此转矩给定值控制电机转速。2.按照权利要求1所述的风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，叶尖速比λ(k)和风能利用系数Cp(k)的计算方法如下：λ(k)＝w_ave(k)×cos(windir_ave(k))×R/G/winspe_ave(k)Cp(k)＝powcal_ave(k)/(0.5×airden_ave(k)×(winspe_ave(k))3×A)/η其中λ(k)是第k条数据对应的叶尖速比，Cp(k)是第k条数据对应的功率系数,A为风轮扫掠面积，一般近似认为等于πR2，η为机组风轮侧机械功率传递到电机侧功率的效率。2CN106762403A说明书1/4页风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法技术领域[0001]本发明涉及一种风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法。背景技术[0002]近年来，随着风电弃风限电现象凸显，我国风电产业政策从速度转向质量，从三北地区转向中东部的低风速地区。低风速机组的研发和投产成为风电整机企业布局重点。[0003]目前风力发电机组在低风速时一般采用变速定桨控制，通过发电机转矩变化，使机组叶轮最大效率的吸收风能。然而，叶轮惯性巨大、机组实际与模型存偏差、测量装置以及机构执行误差都会影响机组在低风速时吸收效率达到最佳的目标，如何利用有效可行的方法，克服上述不利因素，