[发明专利]一种风机均化风速预测方法及其用于柔塔风机的控制方法

权利要求书

1.一种风机均化风速预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

对测量风速做预处理后计算预估均化风速稳态值；

根据风轮加速度变化率和风轮加速度值计算当前功率下的均化风速变化量，根据该均化风速变化量对其进行模糊PI控制，以得到预估均化风速补偿值；

将所述预估均化风速稳态值和补偿值的和作为均化风速预测输出值；

对所述均化风速预测输出值进行限幅和告警监测，当均化风速预测输出值超出限幅值的上下限一定范围外，则将相应的限幅值上限或下限作为均化风速预测输出值进行输出，并发送幅值限制告警信号。

2.如权利要求1所述的风机均化风速预测方法，其特征在于，所述对测量风速做预处理包括：

对采集的风速做一阶滤波，滤波器的传递函数为其中，τ为滤波器时间常数，单位为秒；s为拉普拉斯算子；

对风轮转速进行风轮旋转干扰补偿，补偿算法为风轮转速的非线性函数，结合经一阶滤波后的采集的风速，得到预估的测量风速V。

3.如权利要求2所述的风机均化风速预测方法，其特征在于，所述预估均化风速稳态值V_jun由下式得到：

其中，P_rot为风轮吸收风能的轴功率，ρ为空气密度，r为风轮扫略半径，C_p为风能利用系数，是风速V、风轮转速λ和桨距角β的函数。

4.如权利要求1-3任一项所述的风机均化风速预测方法，其特征在于，所述根据风轮加速度变化率和风轮加速度值计算当前功率下的均化风速变化量由下式进行计算：

其中，ΔT₁为风轮加速度变化率，J₁为风轮惯量，a₁为风轮加速度值。

5.如权利要求4所述的风机均化风速预测方法，其特征在于，所述根据该均化风速变化量对其进行模糊PI控制包括：

检测风轮加速度值，计算输入变量的依据；

计算风轮转矩在当前桨距角下对均化风速变化量的偏导数，形成不同桨距角下转矩变化量对均化风速的偏导数数据表，计算机根据输入条件查表得到当前工况合适的ΔT₁，并计算出控制器输入量；

制定控制模糊控制策略，根据当前动态桨距角及发电功率信息，对输入量Δν及Δν的变化率进行模糊划分，确定模糊控制器输入量的论域区间，并精确化输出Kp、Ki系数；

利用模糊Kp、Ki控制值对输入量进行PI调节，得到所述均化风速预测补偿值。

6.如权利要求1-5任一项所述的风机均化风速预测方法，其特征在于，所述当均化风速预测输出值超出限幅值的上下限一定范围外包括：超出范围[下限值-3m/s，上限值+3m/s]外。

7.一种风机均化风速预测用于柔塔风机控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：

风机并网；

设风机穿越区的发电机转速下限和上限分别为W1和W2，其对应的均化风速分别为V_w1和V_w2

转速目标值W1、功率目标值W2处，转矩控制指令大于W1处目标值后进行恒转速控制；功率达到W2处变桨启动；

按照如权利要求1-6任一项所述的方法进行均化风速预测输出值的计算；

设置上穿计时器A：当均化风速预测输出值大于V_w2开启计时器A的计时逻辑；当均化风速预测输出值小于V_w1计时器清零；计时时间到上穿开启逻辑；上穿完成计时清零等待下穿完成重新启动启动逻辑；

设置转速目标值下限W2；功率目标值不设下限，上限为额定功率；转矩控制指令小于W1处目标值后进行恒转速控制；功率目标值上限为额定转矩；

设置下穿计时器B：均化风速预测输出值小于V_w1开启计时器；均化风速预测输出值大于V_w2计时器清零；计时时间到开始下穿；当变桨为0，功率小于200Kw计时时间强制达到；

回到变桨启动的步骤。