專利名稱：一種風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置。
技術(shù)背景近年來隨著風(fēng)力發(fā)電不斷地發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量逐年上升，風(fēng)力發(fā)電所占的比例越來越大，已逐漸成為了一種常規(guī)能源。隨著風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量的不斷提高，行業(yè)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的性能要求也越來越高。在風(fēng)電機(jī)組功率滿發(fā)轉(zhuǎn)速以下的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制策略中，涉及一個(gè)跟蹤最大風(fēng)能利用捕獲的增益值，該增益值與實(shí)際風(fēng)能資源情況越吻合，風(fēng)電機(jī)組的控制策略就能更加準(zhǔn)確的捕獲風(fēng)能，提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量。如果該增益值與實(shí)際發(fā)生了偏離，則會(huì)影響控制策略的效果，影響風(fēng)電機(jī)組捕獲風(fēng)能，從而影響風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量。在與該增益值密切相關(guān)的參數(shù)中，有的與風(fēng)電機(jī)組自身的特性密切相關(guān)，比如葉尖速比和風(fēng)能利用系數(shù)等，也有與風(fēng)資源密切相關(guān)的參數(shù)，如空氣密度等。葉尖速比和風(fēng)能利用系數(shù)等參數(shù)隨著風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)的完成而固定，難以進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制上的修改，而空氣密度隨著風(fēng)電場(chǎng)地理位置的不同而各有區(qū)別?，F(xiàn)在的控制策略中，往往采用年平均空氣密度，或者采取年平均氣溫經(jīng)過計(jì)算得到年平均空氣密度，然后利用這個(gè)年平均空氣密度計(jì)算轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制策略中的增益值。由于空氣密度受季節(jié)和溫度影響較大，顯然用這種方法計(jì)算出來的增益值總是與實(shí)際值有較大的偏差。因此，為了提高風(fēng)電機(jī)組對(duì)風(fēng)能的捕獲能力，提高風(fēng)電機(jī)組在同等風(fēng)資源情況發(fā)現(xiàn)的發(fā)電量，同時(shí)提升風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的性能，需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境情況，在線的計(jì)算出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制策略的最優(yōu)增益值，實(shí)時(shí)對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行在線優(yōu)化校正，以提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置，使其可實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)電機(jī)組的外圍環(huán)境溫度，根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)的月平均溫度，加權(quán)計(jì)算空氣密度，然后結(jié)合風(fēng)電機(jī)組的特性，在線計(jì)算出功率滿發(fā)轉(zhuǎn)速以下轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制策略中的最優(yōu)增益值，對(duì)風(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)在線優(yōu)化，以提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行性能。為解決上述問題，本實(shí)用新型一種風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置，包括通過電路連接的溫度傳感器、信號(hào)處理電路以及內(nèi)置有環(huán)境溫度計(jì)算模塊、系統(tǒng)時(shí)間讀取模塊、溫度加權(quán)計(jì)算模塊、空氣密度計(jì)算模塊和最優(yōu)增益計(jì)算模塊的單片機(jī)。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的信號(hào)處理電路包括信號(hào)采集電路、整形電路和濾波電路。采用以上設(shè)計(jì)后，本實(shí)用新型具有以下有益效果I、解決了風(fēng)電機(jī)組在功率滿發(fā)轉(zhuǎn)速以下轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制策略中最優(yōu)增益值無法在線計(jì)算的問題。[0009]2、最優(yōu)增益值根據(jù)實(shí)時(shí)溫度在線計(jì)算，減小了最優(yōu)增益值與實(shí)際值的誤差，提高了風(fēng)電機(jī)組捕獲風(fēng)能的能力。3、采用歷史月平均氣溫和實(shí)時(shí)采集溫度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，有利于防止溫度采集誤差對(duì)系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。4、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)較為容易，且成本較低，利于推廣。

上述僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖I是轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩主控策略示意圖。圖2是本實(shí)用新型風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，圖中BC段為風(fēng)電機(jī)組在功率并網(wǎng)轉(zhuǎn)速和功率滿發(fā)轉(zhuǎn)速之間的控制策略，也是最優(yōu)增益值Ktjpt所作用的轉(zhuǎn)矩區(qū)域。請(qǐng)配合參閱圖2所示，風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置包括通過電路連接的溫度傳感器、信號(hào)處理電路和單片機(jī)。其中，信號(hào)處理電路由信號(hào)采集電路、整形電路和濾波電路構(gòu)成，單片機(jī)內(nèi)置有風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算系統(tǒng)。風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算系統(tǒng)包括環(huán)境溫度計(jì)算模塊、系統(tǒng)時(shí)間讀取模塊、月平均氣溫表、溫度加權(quán)計(jì)算模塊、空氣密度計(jì)算模塊、機(jī)組特性參數(shù)以及最優(yōu)增益計(jì)算模塊。各組成部分功能如下環(huán)境溫度計(jì)算模塊通過對(duì)溫度處理電路處理之后的溫度信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到風(fēng)電機(jī)組外圍環(huán)境的實(shí)時(shí)溫度值。系統(tǒng)時(shí)間讀取模塊用于讀取系統(tǒng)時(shí)間，用于后續(xù)從月平均氣溫表中讀取歷史月平均氣溫。月平均氣溫表根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀笮畔v史數(shù)據(jù)，記錄當(dāng)?shù)匾荒曛忻總€(gè)月份的平均氣溫，然后根據(jù)系統(tǒng)時(shí)間查出表中當(dāng)月的歷史月平均氣溫，用于后續(xù)溫度的加權(quán)計(jì)算。溫度加權(quán)計(jì)算模塊根據(jù)溫度采集模塊采集的實(shí)時(shí)溫度和月平均氣溫表所記錄當(dāng)月歷史平均氣溫，通過加權(quán)計(jì)算，得到溫度信息，用于后續(xù)空氣密度計(jì)算。空氣密度計(jì)算模塊根據(jù)空氣密度計(jì)算公式，結(jié)合溫度加權(quán)計(jì)算模塊得到的實(shí)時(shí)溫度信息以及當(dāng)?shù)氐暮０螖?shù)據(jù)，計(jì)算出實(shí)時(shí)空氣密度。機(jī)組特性參數(shù)記錄了風(fēng)電機(jī)組該機(jī)型的特性參數(shù)，包括葉尖速比、最優(yōu)風(fēng)能利用系數(shù)、齒輪箱變比、葉輪半徑等參數(shù)，用于后續(xù)最優(yōu)增益值的計(jì)算。最優(yōu)增益計(jì)算模塊根據(jù)空氣密度計(jì)算模塊計(jì)算出來的實(shí)時(shí)空氣密度，結(jié)合風(fēng)電機(jī)組的特性參數(shù)，實(shí)時(shí)在線計(jì)算功率滿發(fā)轉(zhuǎn)速以下轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制策略的最優(yōu)增益值，用于風(fēng)電機(jī)組主控策略。本實(shí)用新型風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算的方法包括以下步驟I、采集實(shí)時(shí)溫度溫度采集電路通過溫度傳感器采集環(huán)境溫度，對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行整形和濾波等處理，處理后的溫度信號(hào)，通過環(huán)境溫度計(jì)算模塊計(jì)算得到風(fēng)電機(jī)組外圍環(huán)境的實(shí)時(shí)溫度值tartual，單位為攝氏度。2、讀取當(dāng)月歷史平均氣溫通過系統(tǒng)時(shí)間讀取模塊讀取系統(tǒng)時(shí)間，然后在月平均氣溫表中查出當(dāng)月歷史月平均氣溫thistOTy，用于后續(xù)溫度加權(quán)計(jì)算。3、計(jì)算加權(quán)溫度溫度加權(quán)計(jì)算模塊根據(jù)環(huán)境溫度計(jì)算模塊得到的實(shí)時(shí)溫度tactual和月平均氣溫表記錄的當(dāng)月歷史月平均氣溫tartual進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)設(shè)加權(quán)系數(shù)為P，則加權(quán)溫度tp為
權(quán)利要求1.一種風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置，其特征在于包括通過電路連接的溫度傳感器、信號(hào)處理電路以及內(nèi)置有環(huán)境溫度計(jì)算模塊、系統(tǒng)時(shí)間讀取模塊、溫度加權(quán)計(jì)算模塊、空氣密度計(jì)算模塊和最優(yōu)增益計(jì)算模塊的單片機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置，其特征在于所述的信號(hào)處理電路包括信號(hào)采集電路、整形電路和濾波電路。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種風(fēng)電機(jī)組控制策略的最優(yōu)增益在線計(jì)算裝置，包括通過電路連接的溫度傳感器、信號(hào)處理電路以及內(nèi)置有環(huán)境溫度計(jì)算模塊、系統(tǒng)時(shí)間讀取模塊、溫度加權(quán)計(jì)算模塊、空氣密度計(jì)算模塊和最優(yōu)增益計(jì)算模塊的單片機(jī)。本實(shí)用新型可實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)電機(jī)組的外圍環(huán)境溫度，根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)的月平均溫度，加權(quán)計(jì)算空氣密度，然后結(jié)合風(fēng)電機(jī)組的特性，在線計(jì)算出功率滿發(fā)轉(zhuǎn)速以下轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制策略中的最優(yōu)增益值，對(duì)風(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)在線優(yōu)化，以提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行性能，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)較為容易，且成本較低，利于推廣。
文檔編號(hào)F03D7/00GK202768248SQ20122037713
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者汪正軍, 張會(huì)廣, 紀(jì)國瑞, 潘磊 申請(qǐng)人:國電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司