一種提高風力發電機組風能利用效率的方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術屬于大型風力發電機組控制技術領域，尤其涉及一種提高風力發電機組風能利用效率的方法及裝置，用于當場景中的風速小于額定風速時，提高風力發電機組的風能利用效率。所述方法包括如下步驟：獲取當前時刻的風速和上一時刻的風速；根據所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速，求取所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速的變化差值；獲取變槳控制器的輸出槳距角，判斷所述輸出槳距角是否為零；若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差值對所述輸出槳距角進行設定調節。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于大型風力發電機組控制
，尤其涉及一種提高風力發電機組風能利用效率的方法及裝置，用于當場景中的風速小于額定風速時，提高風力發電機組的風能利用效率。
技術介紹
在額定風速以下時，風力發電機組都要進行最佳功率跟蹤控制，然而風能是一種隨機性、不確定的能源，尤其在一些山區的風場，風速湍流度大變化快，而大型風力發電機組葉輪旋轉慣性大，無法快速跟蹤風速變化，因此風力發電機組經常偏離最佳狀態，葉輪出力嚴重下降，轉速跟蹤更加緩慢，引起功率損失。目前在額定風速以下，常規方法是風力發電機組控制葉片維持在零度，不進行變槳，當風速變化較快時，風能捕獲效率顯著下降。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的實施例提供一種提高風力發電機組風能利用效率的方法及裝置，可以應對風速變化快，湍流度強的風區，以提高額定風速以下時風力發電機組的風能跟蹤效率。為達到上述目的，本專利技術的實施例采用如下技術方案予以實現。技術方案一：一種提高風力發電機組風能利用效率的方法，所述方法包括如下步驟：獲取當前時刻的風速和上一時刻的風速；根據所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速，求取所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速的變化差值；獲取變槳控制器的輸出槳距角，判斷所述輸出槳距角是否為零；若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差值對所述輸出槳距角進行設定調節。技術方案一的特點和進一步的改進為：(1)所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速為通過低通濾波器濾除高次諧波后得到的風速。(2)所述若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差值對所述輸出槳距角進行設定調節，具體為：若所述變槳控制器的輸出槳距角為零，則根據當前時刻的風速和上一時刻的風速的變化差值與增益參數的乘積將所述輸出槳距角調節為設定值。(3)所述增益參數的取值范圍在-0.1～0的范圍內。(4)所述方法還包括預設所述輸出槳距角的調節門限，當所述設定值的絕對值大于所述調節門限時，對所述設定值進行限幅。技術方案二：一種提高風力發電機組風能利用效率的裝置，所述裝置包括：獲取模塊，用于獲取當前時刻的風速和上一時刻的風速；計算模塊，用于根據所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速，求取所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速的變化差值；所述獲取模塊，還用于獲取變槳控制器的輸出槳距角；判斷模塊，用于判斷所述輸出槳距角是否為零；調節模塊，用于若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差值對所述輸出槳距角進行設定調節。技術方案二的特點和進一步的改進為：(1)所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速為通過低通濾波器濾除高次諧波后得到的風速。(2)所述調節模塊，具體用于若所述變槳控制器的輸出槳距角為零，則根據當前時刻的風速和上一時刻的風速的變化差值與增益參數的乘積將所述輸出槳距角調節為設定值。(3)所述增益參數的取值范圍在-0.1～0的范圍內。(4)所述裝置還包限幅模塊，用于預設所述輸出槳距角的調節門限，當所述設定值的絕對值大于所述調節門限時，對所述設定值進行限幅。本專利技術提供的一種提高風力發電機組風能利用效率的方法及裝置，在風力發電機組運行的過程中，當風速突然變化時，因為葉輪轉速變化較慢，葉片往往處于非最佳葉尖速比狀態，存在較大功率損失，雖然此時風速和功率均在額定風速和額定功率以下，但是可以通過本專利技術提供的方法，通過微調葉片的槳距角，提高風力發電機組的風能利用效率。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例提供的一種提高風力發電機組風能利用效率的方法流程示意圖；圖2為本專利技術實施例提供的一種提高風力發電機組風能利用效率的裝置的結構示意圖；圖3為不同風速下Cp相對于葉輪轉速的曲線特征示意圖；圖4為同一風速下不同槳距角時Cp相對于葉輪轉速的曲線特征示意圖；圖5為風速突變時本專利技術的風能跟蹤過程和常規風能跟蹤過程對比示意圖；圖6為加入本專利技術方法后的變槳控制流程圖；圖7為風速突然上升時本專利技術和常規風能跟蹤的Cp、功率和槳距角仿真曲線對比示意圖；圖8為風速突然下降時本專利技術和常規風能跟蹤的Cp、功率和槳距角仿真曲線對比示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術實施例提供一種提高風力發電機組風能利用效率的方法，如圖1所示，所述方法包括：獲取當前時刻的風速和上一時刻的風速。其中，所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速為通過低通濾波器濾除高次諧波后得到的風速。根據所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速，求取所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速的變化差值。進一步的，將當前時刻的風速通過低通濾波器到濾除高次諧波后的當前時刻的風速Vf(k)，并將所述上一時刻的風速通過低通濾波器得到濾除高次諧波后的上一時刻的風速Vf(k-1)，其中，k表示當前時刻，k-1表示上一時刻。獲取變槳控制器的輸出槳距角，判斷所述輸出槳距角是否為零。若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差值對所述輸出槳距角進行設定調節。所述若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差值對所述輸出槳距角進行設定調節，具體為：若所述變槳控制器的輸出槳距角為零，則根據當前時刻的風速和上一時刻的風速的變化差值與增益參數的乘積將所述輸出槳距角調節為設定值。需要說明的是，所述令輸出槳距角β＝K·EV之后，對所述輸出槳距角β進行限幅處理。一般的，對輸出槳距角進行限幅處理，使得槳距角的變化范圍在預設的幅度范圍內，可以加快系統的響應速度。本專利技術實施例還提供一種提高風力發電機組風能利用效率的裝置，如圖2所示，所述裝置包括：獲取模塊1，用于獲取當前時刻的風速和上一時刻的風速。計算模塊2，用于根據所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速，求取所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高風力發電機組風能利用效率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：獲取當前時刻的風速和上一時刻的風速；根據所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速，求取所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速的變化差值；獲取變槳控制器的輸出槳距角，判斷所述輸出槳距角是否為零；若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差值對所述輸出槳距角進行設定調節。

【技術特征摘要】
1.一種提高風力發電機組風能利用效率的方法，其特征在于，所
述方法包括如下步驟：
獲取當前時刻的風速和上一時刻的風速；
根據所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速，求取所述當前
時刻的風速和所述上一時刻的風速的變化差值；
獲取變槳控制器的輸出槳距角，判斷所述輸出槳距角是否為零；
若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差值對所述輸出槳距角
進行設定調節。
2.根據權利要求1所述的一種提高風力發電機組風能利用效率的
方法，其特征在于，
所述當前時刻的風速和所述上一時刻的風速為通過低通濾波器濾
除高次諧波后得到的風速。
3.根據權利要求1所述的一種提高風力發電機組風能利用效率的
方法，其特征在于，所述若所述輸出槳距角為零，則根據所述變化差
值對所述輸出槳距角進行設定調節，具體為：
若所述變槳控制器的輸出槳距角為零，則根據當前時刻的風速和
上一時刻的風速的變化差值與增益參數的乘積將所述輸出槳距角調節
為設定值。
4.根據權利要求3所述的一種提高風力發電機組風能利用效率的
方法，其特征在于，所述增益參數的取值范圍在-0.1～0的范圍內。
5.根據權利要求3所述的一種提高風力發電機組風能利用效率的
方法，其特征在于，所述方法還包括預設所述輸出槳距角的調節門限，
當所述設定值的絕對值大于所述調節門限時，對所述設定值進行限幅。
6.一種提高風...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣說東，霍連文，
申請(專利權)人：內蒙古久和能源裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：內蒙古;15