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。
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