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風(fēng)電機(jī)組MITA控制算法優(yōu)化方案

最優(yōu)控制原理:對于變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng)風(fēng)速在額定風(fēng)速以下時(shí),通過控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩, 實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速控制,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得最大的風(fēng)能利用系數(shù);當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)(此時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩,值恒定),通過變槳減少風(fēng)輪吸收的功率,使輸出功率恒定。當(dāng)然,由于變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能跟隨上快速變化的風(fēng),因此允許發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)升高,將瞬變的風(fēng)能以風(fēng)輪動(dòng)能的形式存儲起來,風(fēng)速降低時(shí),再將動(dòng)能釋放出來,從而使輸出功率恒定(此時(shí),風(fēng)能被捕獲,但是沒有被完全轉(zhuǎn)換成電能)。

最優(yōu)控制原理


對于變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng)風(fēng)速在額定風(fēng)速以下時(shí),通過控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速控制,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得最大的風(fēng)能利用系數(shù);當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)(此時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩,值恒定),通過變槳減少風(fēng)輪吸收的功率,使輸出功率恒定。當(dāng)然,由于變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能跟隨上快速變化的風(fēng),因此允許發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)升高,將瞬變的風(fēng)能以風(fēng)輪動(dòng)能的形式存儲起來,風(fēng)速降低時(shí),再將動(dòng)能釋放出來,從而使輸出功率恒定(此時(shí),風(fēng)能被捕獲,但是沒有被完全轉(zhuǎn)換成電能)。


如圖1所示為風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下的轉(zhuǎn)矩-速度特性曲線,圖中ABCFGHL曲線為變速變槳距控制的理想曲線,其中,AB段為風(fēng)機(jī)達(dá)到啟動(dòng)風(fēng)速的啟動(dòng)階段,BCFG階段為在額定風(fēng)速以下追求最大風(fēng)能利用系數(shù)Cp的階段,HL為在額定風(fēng)速以上的恒轉(zhuǎn)矩控制階段,其中QR和S5為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組受機(jī)械及電子器件限制的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速極限(實(shí)際上也就是額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)速),L點(diǎn)為額定功率點(diǎn),D、E點(diǎn)顯示了風(fēng)機(jī)受到擾動(dòng)而偏離最優(yōu)Cp曲線的情況。


方案效果

功率曲線

Cp曲線


從圖中我們可以看到最優(yōu)控制的功率曲線比查表法要好,很明顯,最優(yōu)控制讓風(fēng)機(jī)停留在最佳的區(qū)間要大于查表法控制。

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