一种提高风力发电机组风能利用效率的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于大型风力发电机组控制技术领域，尤其涉及一种提高风力发电机组风能利用效率的方法及装置，用于当场景中的风速小于额定风速时，提高风力发电机组的风能利用效率。
【背景技术】
[0002]在额定风速以下时，风力发电机组都要进行最佳功率跟踪控制，然而风能是一种随机性、不确定的能源，尤其在一些山区的风场，风速湍流度大变化快，而大型风力发电机组叶轮旋转惯性大，无法快速跟踪风速变化，因此风力发电机组经常偏离最佳状态，叶轮出力严重下降，转速跟踪更加缓慢，引起功率损失。
[0003]目前在额定风速以下，常规方法是风力发电机组控制叶片维持在零度，不进行变桨，当风速变化较快时，风能捕获效率显著下降。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的实施例提供一种提高风力发电机组风能利用效率的方法及装置，可以应对风速变化快，湍流度强的风区，以提高额定风速以下时风力发电机组的风能跟踪效率。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。
[0006]技术方案一:
[0007]—种提高风力发电机组风能利用效率的方法，所述方法包括如下步骤:
[0008]获取当前时刻的风速和上一时刻的风速；
[0009]根据所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速，求取所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速的变化差值；
[0010]获取变桨控制器的输出桨距角，判断所述输出桨距角是否为零；
[0011]若所述输出桨距角为零，则根据所述变化差值对所述输出桨距角进行设定调节。
[0012]技术方案一的特点和进一步的改进为:
[0013](I)所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速为通过低通滤波器滤除高次谐波后得到的风速。
[0014](2)所述若所述输出桨距角为零，则根据所述变化差值对所述输出桨距角进行设定调节，具体为:
[0015]若所述变桨控制器的输出桨距角为零，则根据当前时刻的风速和上一时刻的风速的变化差值与增益参数的乘积将所述输出桨距角调节为设定值。
[0016](3)所述增益参数的取值范围在-0.1?O的范围内。
[0017](4)所述方法还包括预设所述输出桨距角的调节门限，当所述设定值的绝对值大于所述调节门限时，对所述设定值进行限幅。
[0018]技术方案二:
[0019]—种提高风力发电机组风能利用效率的装置，所述装置包括:
[0020]获取模块，用于获取当前时刻的风速和上一时刻的风速；
[0021]计算模块，用于根据所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速，求取所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速的变化差值；
[0022]所述获取模块，还用于获取变桨控制器的输出桨距角；
[0023]判断模块，用于判断所述输出桨距角是否为零；
[0024]调节模块，用于若所述输出桨距角为零，则根据所述变化差值对所述输出桨距角进行设定调节。
[0025]技术方案二的特点和进一步的改进为:
[0026](I)所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速为通过低通滤波器滤除高次谐波后得到的风速。
[0027](2)所述调节模块，具体用于若所述变桨控制器的输出桨距角为零，则根据当前时刻的风速和上一时刻的风速的变化差值与增益参数的乘积将所述输出桨距角调节为设定值。
[0028](3)所述增益参数的取值范围在-0.1?O的范围内。
[0029](4)所述装置还包限幅模块，用于预设所述输出桨距角的调节门限，当所述设定值的绝对值大于所述调节门限时，对所述设定值进行限幅。
[0030]本发明提供的一种提高风力发电机组风能利用效率的方法及装置，在风力发电机组运行的过程中，当风速突然变化时，因为叶轮转速变化较慢，叶片往往处于非最佳叶尖速比状态，存在较大功率损失，虽然此时风速和功率均在额定风速和额定功率以下，但是可以通过本发明提供的方法，通过微调叶片的桨距角，提高风力发电机组的风能利用效率。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本发明实施例提供的一种提高风力发电机组风能利用效率的方法流程示意图；
[0033]图2为本发明实施例提供的一种提高风力发电机组风能利用效率的装置的结构示意图；
[0034]图3为不同风速下Cp相对于叶轮转速的曲线特征示意图；
[0035]图4为同一风速下不同桨距角时Cp相对于叶轮转速的曲线特征示意图；
[0036]图5为风速突变时本发明的风能跟踪过程和常规风能跟踪过程对比示意图；
[0037]图6为加入本发明方法后的变桨控制流程图；
[0038]图7为风速突然上升时本发明和常规风能跟踪的Cp、功率和桨距角仿真曲线对比示意图；
[0039]图8为风速突然下降时本发明和常规风能跟踪的Cp、功率和桨距角仿真曲线对比
示意图。【具体实施方式】
[0040]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]本发明实施例提供一种提高风力发电机组风能利用效率的方法，如图1所示，所述方法包括:
[0042 ]获取当前时刻的风速和上一时刻的风速。
[0043]其中，所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速为通过低通滤波器滤除高次谐波后得到的风速。
[0044]根据所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速，求取所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速的变化差值。
[0045]进一步的，将当前时刻的风速通过低通滤波器到滤除高次谐波后的当前时刻的风速Vf(k)，并将所述上一时刻的风速通过低通滤波器得到滤除高次谐波后的上一时刻的风速Vf(k-l)，其中，k表示当前时刻，k-Ι表示上一时刻。
[0046]获取变桨控制器的输出桨距角，判断所述输出桨距角是否为零。
[0047]若所述输出桨距角为零，则根据所述变化差值对所述输出桨距角进行设定调节。
[0048]所述若所述输出桨距角为零，则根据所述变化差值对所述输出桨距角进行设定调节，具体为:若所述变桨控制器的输出桨距角为零，则根据当前时刻的风速和上一时刻的风速的变化差值与增益参数的乘积将所述输出桨距角调节为设定值。
[0049]需要说明的是，所述令输出桨距角β= Κ.Ev之后，对所述输出桨距角β进行限幅处理。一般的，对输出桨距角进行限幅处理，使得桨距角的变化范围在预设的幅度范围内，可以加快系统的响应速度。
[0050]本发明实施例还提供一种提高风力发电机组风能利用效率的装置，如图2所示，所述装置包括:
[0051]获取模块I，用于获取当前时刻的风速和上一时刻的风速。
[0052]计算模块2，用于根据所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速，求取所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速的变化差值。
[0053]所述获取模块I，还用于获取变桨控制器的输出桨距角。
[0054]判断模块3，用于判断所述输出桨距角是否为零。
[0055]调节模块4，用于若所述输出桨距角为零，则根据所述变化差值对所述输出桨距角进行设定调节。
[0056]进一步的，所述当前时刻的风速和所述上一时刻的风速为通过低通滤波器滤除高次谐波后得到的风速。
[0057]所述调节模块4，用于若所述变桨控制器的输出桨距角为零，则根据当前时刻的风速和上一时刻的风速的变化差值与增益参数的乘积将所述输出桨距角调节为设定值。
[0058]具体的，若输出桨距角β为零，则调节所述输出桨距角β= Κ.Εν，其中，Ev表示当前时刻的风速和上一时刻的风速的变化差值，且Ev=Vf(k)-Vf(k-l)，K表示增益参数。
[0059]所述增益参数K的取值范围在-0.1?O的范围内。
[0060]更进一步的，所述装置还包限幅模块，用于预设所述输出桨距角的调节门限，当所述设定值的绝对值大于所述调节门限时，对所述设定值进行限幅。
[0061]具体的，在所述调节模块调节所述输出桨距角β= Κ.Ev之后，对所述输出桨距角β进行限幅处理。
[0062]本发明提供的一种提高风力发电机组风能利用效率的方法及装置，在风力发电机组运行的过程中，当风速突然变化时，因为叶轮转速变