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-
  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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