[发明专利]基于最大能量捕获的大型风力机控制方法

权利要求书

1.一种基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征在于，当风速在切入风速和额定风速之间变化时，采用变速控制方法，追踪最佳功率曲线，获得最大功率；当风速在额定风速和切出风速之间变化时，采用变桨距控制方法，调节桨叶桨距角的变化，保持额定功率不变。

2.根据权利要求1所述的基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征是，所述的变速控制方法，是指：当风速在切入风速和额定风速之间变化时，根据转速传感器测得的转速信号，由DSP控制器发出驱动信号，控制发电机转速变化，使得尖速比λ＝ωR/v维持最佳值不变，同时保持桨叶桨距角为0°，使得风力机追踪最佳功率曲线，具有最高的风能转换效率，式中：v为风速，ω为风轮旋转角速度，R为风轮半径。

3.根据权利要求2所述的基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征是，所述的转速传感器，其中磁电式测量元件与发电机转轴一起在磁场中旋转，连续旋转时电磁感应从线圈中输出连续的脉冲信号，从而将发电机的转速转变为脉冲信号，由公式n＝60f/z从脉冲信号的频率计算出转速，式中n为发电机转速，z为音轮的齿数，f为脉冲的频率值。

4.根据权利要求2或者3所述的基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征是，所述的转速传感器为磁电式转速传感器，测量范围为0.3HZ～10KHZ，工作电压5～24V，使用温度-30℃～+150℃，输出的波型近似方波，输出信号幅值大小与转速成正比。

5.根据权利要求1所述的基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征是，所述的变桨距控制方法，是指：当风速在额定风速和切出风速之间变化时，根据功率传感器测得的发电机功率信号，由DSP控制器发出驱动信号，使得液压变桨距机构动作来调节桨叶桨距角的变化，保持额定功率不变。

6.根据权利要求5所述的基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征是，所述的功率传感器采用霍尔电流传感器和霍尔电压传感器，分别检测发电机转子侧的电压和电流，从而实现对发电机功率的检测，霍尔电流传感器测量直、交流脉冲和混合型电流，霍尔电压传感器测量直流、交流和脉冲电压。

7.根据权利要求6所述的基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征是，所述的电流传感器，其原边额定有效值电流为25mA，采用±15V电源供电，精度为±0.5％，原边电流测量范围为0～±36A。

8.根据权利要求6所述的基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征是，所述的电压传感器，其原边额定有效值电流为10mA，副边额定有效值电流为25mA，采用±15V电源供电，精度为±0.6％，原边电流测量范围为0～±14mA。

9.根据权利要求1所述的基于最大能量捕获的大型风力机控制方法，其特征是，具体步骤如下：

a.风力发电机组并网后，初始化控制系统，桨距角β＝0，并判断风速大小；

b.当风速小于切入风速，风力机不动作；

c.在风速在切入风速和额定风速之间变化时，进行变速控制，根据转速传感器测得的转速信号，由DSP控制器发出驱动信号，通过齿轮箱调节发电机转速ω，并和给定值ω*相比较构成一个闭环反馈自动控制系统，此时风力机追踪最佳功率曲线变化，获得最佳风能系数C_P-max＝C_P(λ_opt，0)，从而捕获最大功率 P t = 1 2 ρπ R 2 C P ( λ opt , 0 ) v 3 , ]]>其中，V为风速，P为功率，P*为功率给定值λ为尖速比，λ_OPT为最优尖速比，ω为风轮角速度，ω*为风轮角速度给定值，n为齿轮箱传动比，R为风轮半径，β为桨距角，C_P为风能系数；

d.当风速大于额定风速小于切出风速，此时变速控制器停止工作，变桨距控制器开始工作，根据功率传感器测得的功率信号P和功率给定值P*相比较，由DSP控制器发出驱动信号，使得液压变桨距机构动作调节桨叶桨距角的变化，获得变化的C_P(λ，β)，构成一个闭环反馈自动控制系统，保持额定功率不变；

e.当风速大于切出风速，风力机液压刹车机构开始动作，风力机停止工作，风电机组切出电网。