[发明专利]基于限制参考转速变化率的转速跟踪目标优化方法

权利要求书

1.一种基于限制参考转速变化率的转速跟踪目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取风速、风轮转速；

步骤2、计算气动转矩、理论最优转速；

步骤3、对最优转速进行平滑滤波，得到平滑后的最优转速；

步骤4、限制平滑后最优转速的转速变化率，得到参考转速；

步骤5、根据参考转速、风轮转速和气动转矩，利用非线性动态反馈控制器计算得到参考电磁转矩。

2.根据权利要求1所述的基于限制参考转速变化率的转速跟踪目标优化方法，其特征在于，步骤2中的气动转矩T_r、理论最优转速ω_opt具体计算方法如下：

风轮的捕获功率为：

P_r＝0.5ρπR²v³C_p(λ,β) (1)

其中，ρ为空气密度，R为风轮半径，v为风速；C_p为风能利用系数，在桨距角β固定时，它是叶尖速比λ＝ω_rR/v的函数；ω_r为风轮转速；

风轮的气动转矩由下式计算：

理论最优转速由下式计算：

其中，λ_opt为最优叶尖速比。

3.根据权利要求2所述的基于限制参考转速变化率的转速跟踪目标优化方法，其特征在于，步骤3中平滑滤波的具体方法为：

使用一阶数字滤波器对最优转速进行平滑滤波，其时域表达式如下：

ω_f.ref(k)＝(1-α_f)ω_opt(k)+α_fω_f.ref(k-1) (4)

其中，ω_f.ref为平滑后的最优转速，α_f为滤波系数，k为离散时间步长。

4.根据权利要求3所述的基于限制参考转速变化率的转速跟踪目标优化方法，其特征在于，步骤4中参考转速ω_ref为：

其中，k为离散时间步长，U和L分别表示参考转速变化的上界和下界，U和L的取值应满足在任意时刻以下不等式均成立：

其中，D_t为风轮阻尼，J_t为风轮转动惯量，n_g为齿轮箱的传动比，[t_k-1，t_k]为离散时间段，T_g.max和T_g.min分别为电磁转矩的最大值和最小值。

5.根据权利要求1所述的基于限制参考转速变化率的转速跟踪目标优化方法，其特征在于，步骤5中利用非线性动态反馈控制器计算得到参考电磁转矩的具体方法为：

参考电磁转矩T_g.ref的一阶微分由下式获得：

其中，ε＝ω_r-ω_ref表示转速跟踪误差，b₀和b₁满足s²+b₁s+b₀是Hurwitz多项式。