风电机组MITA控制算法优化方案

最优控制原理

对于变速变桨距风力发电机组，当风速在额定风速以下时，通过控制发电机的电磁转矩，实现对风力机的转速控制，使风力发电机组获得最大的风能利用系数；当风速高于额定风速时（此时发电机转矩为额定转矩，值恒定），通过变桨减少风轮吸收的功率，使输出功率恒定。当然，由于变桨驱动系统不能跟随上快速变化的风，因此允许发电机转速瞬时升高，将瞬变的风能以风轮动能的形式存储起来，风速降低时，再将动能释放出来，从而使输出功率恒定（此时，风能被捕获，但是没有被完全转换成电能）。

如图1所示为风力机在不同风速下的转矩-速度特性曲线，图中ABCFGHL曲线为变速变桨距控制的理想曲线，其中，AB段为风机达到启动风速的启动阶段，BCFG阶段为在额定风速以下追求最大风能利用系数Cp的阶段，HL为在额定风速以上的恒转矩控制阶段，其中QR和S5为风力发电机组受机械及电子器件限制的转矩和转速极限（实际上也就是额定转矩和额定转速），L点为额定功率点，D、E点显示了风机受到扰动而偏离最优Cp曲线的情况。

方案效果

功率曲线

Cp曲线

从图中我们可以看到最优控制的功率曲线比查表法要好，很明显，最优控制让风机停留在最佳的区间要大于查表法控制。