CN113482852A - 永磁直驱风力发电变换器控制方法、终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种永磁直驱风力发电变换器控制方法、终端及存储介质，本发明方法包括如下步骤：获取风机的风能利用系数；根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率；根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率。本发明永磁直驱风力发电变换器控制方法实施方式，其通过获取风能利用系数获得在不同风速下风机的最大功率和最佳风机转速，进一步地调整变换器的并网功率，实现对永磁直驱风力发电机的追踪不同风速的最大功率输出点的控制，并将电能并入电网，该方法大大提高了发电效率。

Description

永磁直驱风力发电变换器控制方法、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种永磁直驱风力发电变换器控制方法、终端及存储介质。

背景技术

能源为人类的生存提供保障，为人类的发展提供动力，人类的一切活动都依赖于能源的供给。人类生活水平的改善使得对能源的需求越来越大。由于开发利用传统化石能源会引起严重的环境污染问题以及资源短缺问题，因此发展和利用可再生能源将成为全球产能的新趋势。

目前被开发利用的可再生能源较多，风能作为其中一种具有储量大、分布广、清洁环保的特点，开发利用前景十分广阔。截止到2019年底，风力发电的年发电量已达到1404亿千瓦，占全球发电量的5.44％，随着风电技术不断发展成熟，发电机组单机额定容量不断提升，机组可靠性也大大改善，并且均可实现集中控制。因此，风力发电技术的广泛应用将极大地推动人类文明的发展。

近些年，采用永磁同步发电机的直驱式发电方式在风电系统中被广泛应用。永磁直驱风力发电系统的核心器件为功率变换器，对其有效控制是提升风力发电系统性能的关键。

目前功率变换器的控制存在发电效率低、并网谐波含量大、动态响应性能差、损耗大且能量不可双向流动等问题。

发明内容

本发明实施方式提供了一种永磁直驱风力发电变换器控制方法、终端及存储介质，用于解决现有技术中发电效率低的问题。

第一方面，本发明实施方式提供了一种永磁直驱风力发电变换器控制方法，包括：

获取风机的风能利用系数；

根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率；

根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率。

在一种可能实现的方式中，所述获取风机的风能利用系数包括：

获取风机常数、风速、桨距角以及叶尖速比，所述风机常数包括：风机类型常数以及环境常数；

根据所述风机常数、所述风速、所述桨距角以及所述叶尖速比确定风能利用系数。

在一种可能实现的方式中，所述叶尖速比根据第一公式确定，所述第一公式：

其中，λ为叶尖速比，R为风机叶片半径，ω为风机转速，v为风速。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率，包括：

根据所述风能利用系数以及第二公式确定最佳风机转速以及最大风机功率，所述第二公式：

其中，P_m为风机输出的机械功率，C_p为风能利用系数，ρ为空气密度，R 为风机叶片半径，ω为风机转速，λ为叶尖速比。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率，包括：

根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定最佳风机转矩；

根据所述最佳风机转矩确定变换器机侧电流；

根据所述最大风机功率确定变换器网侧电流。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述最佳风机转矩确定变换器机侧电流，包括：

根据所述最佳风机转矩以及第三公式确定定子电流交轴分量，所述第三公式：

其中，T_m为最佳风机转矩，n_p为风机极对数，ψ_f为永磁体磁链，i_sq为定子电流交轴分量；

根据所述定子电流交轴分量确定变换器机侧电流。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述最大风机功率确定变换器网侧电流，包括：

根据所述最大风机功率以及第四公式确定变换器网侧电流直轴分量，所述第四公式：

其中，P_{m_max}为最大风机功率，u_dc为网侧直流侧电压，i_dc为网侧直流侧电流，e_d为网侧电压在直轴分量，i_d为网侧电流直轴的分量；

根据所述变换器网侧电流直轴分量确定变换器网侧电流。

第二方面，本发明实施方式提供了一种永磁直驱风力发电变换器控制装置，包括：

获取模块，用于获取风机的风能利用系数；

计算模块，用于根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率；以及，

输出模块，用于根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率。

第三方面，本发明实施方式提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

第四方面，本发明实施方式提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

本发明实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明永磁直驱风力发电变换器控制方法实施方式，其通过获取风能利用系数获得在不同风速下风机的最大功率和最佳风机转速，进一步地调整变换器的并网功率，实现对永磁直驱风力发电机的追踪不同风速的最大功率输出点的控制，并将永磁直驱风力发电机发出的电能并入电网，该方法大大提高了发电效率。

本发明永磁直驱风力发电变换器控制方法实施方式还降低了发电机定子电流中低次谐波含量，稳定了直流母线电压，降低了整个系统的损耗、提升了系统的动态性能以及并网效率，实现了系统中能量的双向流动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施方式提供的永磁直驱风力发电系统结构图；

图2是本发明实施方式提供的永磁直驱风力发电变换器控制方法的流程图；

图3是本发明实施方式提供的永磁同步发电机物理模型图；

图4是本发明实施方式提供的永磁同步电机在dq坐标系下的模型结构图；

图5是本发明实施方式提供的变换器网侧拓扑结构图；

图6是本发明实施方式提供的线性化后的变换器网侧模型结构图；

图7是本发明实施方式提供的机侧变换器控制原理图；

图8是本发明实施方式提供的网侧变换器控制原理图；

图9是本发明实施方式提供的永磁直驱风力发电变换器控制装置功能框图；

图10是本发明实施方式提供的终端功能框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施方式。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施方式来进行说明。

下面对本发明的实施例作详细说明，本实例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

现有技术一的技术方案：双馈风力发电系统中发电机转子与风力机转轴通过齿轮箱间接连接，发电机定子绕组与电网直接连接，发电机转子绕组通过电力电子变流装置与电网间接连接的双馈风力发电系统。

双馈风力发电系统受电网电压影响较大，当电网电压不稳定时，会影响整个风电系统过，严重时会导致发电系统跳闸和脱网，故障穿越能力较弱，控制方式复杂。

现有技术二的技术方案：并网回路主电路拓扑采用不可控整流电路+三相电压型逆变电路、不可控整流电路+boost升压+三相电压型逆变电路、相控整流电路+三相电压型逆变电路。

发电机定子电流中谐波含量较大，系统损耗高，控制复杂，控制效果一般，直流侧电压波动明显，从而使直流母线损耗增加。

图1为永磁直驱风力发电系统结构图，整个系统由风机、传动系统、永磁同步发电机PWSG、变换器系统四部分组成，其中变换器系统是整个风力发电系统的核心，其包括机侧变换器、网侧变换器以及变换器控制系统。

图2为本发明实施方式提供的永磁直驱风力发电变换器控制方法的流程图。

如图2所示，其示出了本发明实施方式提供的永磁直驱风力发电变换器控制方法的实现流程图，详述如下：

在步骤201中，获取风机的风能利用系数。

在一些实施方式中，所述步骤201包括：

获取风机常数、风速、桨距角以及叶尖速比，所述风机常数包括：风机类型常数以及环境常数；

根据所述风机常数、所述风速、所述桨距角以及所述叶尖速比确定风能利用系数。

在一些实施方式中，所述步骤201包括：

所述叶尖速比根据第一公式确定，所述第一公式：

其中，λ为叶尖速比，R为风机叶片半径，ω为风机转速，v为风速。

示例性地，风机输出的机械功率P_m为：

P_m＝0.5C_pπρR²v³ (1)

上式中：R为风机叶片半径，ρ为空气密度，v为风速，C_p为风能利用系数，其值与叶尖速比λ、桨距角β之间存在如下关系式：

上式中的c₁～c₆是取决于风机类型和环境的常数。

ω为风机转速，叶尖速比λ为：

λ₁与桨距角β之间存在的函数关系如下：

在步骤202中，根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率。

在一些实施方式中，所述步骤202包括：

根据所述风能利用系数以及第二公式确定最佳风机转速以及最大风机功率，所述第二公式：

其中，P_m为风机输出的机械功率，C_p为风能利用系数，ρ为空气密度，R 为风机叶片半径，ω为风机转速，λ为叶尖速比。

示例性地，根据(2)、(3)以及(4)式可以得到在每个浆距角β下，均存在一个最大风能利用系数C_pmax，对应的叶尖速比λ称为该浆距角下的最佳叶尖速比，表示为λ_opt；将C_pmax、λ_opt代入式(1)合并(3)可得：

式中，K_opt＝0.5C_pmaxπρR⁵/λ_opt，其中，P_{m_max}为风机最大输出机械功率， C_pmax为最大风能利用系数，ρ为空气密度，R为风力机叶片半径，ω为风机转速，λ_opt为该浆距角下的最佳叶尖速比。

根据可以将最大功率追踪控制原理简述为：根据实时风速调节发电机转速使系统时刻运行于(λ_opt,C_pmax)状态，即风机时刻输出不同风速下的最大功率。

在实际获取最佳风机转速以及最大风机功率时，一种可以实施的方式为，在获取到风机的风能利用系数后，提升风机转速一个常量值，通常该常量值为微量，如风机最大允许转速的1％，将提升后的转速代入第二公式中，与之前的风机输出的机械功率相比若有提升，则进一步提升风机转速一个常量；反之则降低风机风速一个常量，重复上述步骤，直至获得最佳风机转速以及最大风机功率。

在步骤203中，根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率。

在一些实施方式中，所述步骤203包括：

根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定最佳风机转矩；

根据所述最佳风机转矩确定变换器机侧电流；

根据所述最大风机功率确定变换器网侧电流。

在一些实施方式中，所述根据所述最佳风机转矩确定变换器机侧电流，包括：

根据所述最佳风机转矩以及第三公式确定定子电流交轴分量，所述第三公式：

其中，T_m为最佳风机转矩，n_p为风机极对数，ψ_f为永磁体磁链，i_sq为定子电流交轴分量；

根据所述定子电流交轴分量确定变换器机侧电流。

在一些实施方式中，所述根据所述最大风机功率确定变换器网侧电流，包括：

根据所述最大风机功率以及第四公式确定变换器网侧电流直轴分量，所述第四公式：

其中，P_{m_max}为最大风机功率，u_dc为网侧直流侧电压，i_dc为网侧直流侧电流，e_d为网侧电压在直轴分量，i_d为网侧电流直轴的分量；

根据所述变换器网侧电流直轴分量确定变换器网侧电流

示例性地，图3示出了永磁同步发电机物理模型图。

永磁同步电机的动态模型由磁链方程、定子电压方程和转矩方程组成，为简化分析，假设电机为理想电机即磁路理想分布，绕组对称分布且谐波，损耗等均不存在。

按照图3建立dq坐标系，本发明专利申请无特殊说明之处直轴均指dq变换坐标中的d轴，本发明专利申请无特殊说明之处交轴均指dq变换坐标中的q 轴，d轴与A轴的电角度为θ。

定子磁链方程：

其中，L_sd为等效两相定子绕组直轴自感，L_sq为等效两相定子绕组交轴自感，i_sd为定子电流在直轴的分量，i_sq为定子电流在交轴的分量，ψ_f为永磁体磁链，ψ_sd为等效两相定子磁链在直轴的分量，ψ_sq为等效两相定子磁链在交轴的分量。

定子电压方程：

其中，u_sd为定子电压在直轴的分量，u_sq为定子电压在交轴的分量，R_s为三相对称定子绕组电阻。

转矩方程：

其中，T_e为转矩，n_p为极对数。

将式(6)代入式(8)可得：

根据(6)、(7)及(8)式得出永磁同步电机在dq坐标系下的模型结构图如图4。

变换器网侧拓扑结构如图5所示，e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)表示三相电网电压， i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)表示并网电流，L为交流测电感，R为线路电阻；i_dc为直流侧电流，i_L为负载电流，i为电容电流，R_L为负载电阻。为便于分析，假设电路中各环节均理想。

变换器网侧在dq坐标系下线性化后的数学模型如下：

其中，ω_e为电网电压角频率，e_d为电网电压直轴分量，e_q为电网电压的交轴分量，u_d为网侧变换器输出交流电压的直轴分量，u_q为网侧变换器输出交流电压的交轴分量，线性化后的变换器网侧模型结构图如图6所示。

永磁同步电机控制采用基于转子磁场定向的矢量控制，即让转子和图3示出的dq坐标系同步旋转，且让F_r(转子磁链)和同步旋转坐标系的直轴正方向重合，各矢量分布如图7，上述控制原理可在图7中直观看出。

根据所建立的永磁同步电机电磁转矩方程(9)不难看出转矩的物理意义，永磁体磁链ψ_f作用产生的电磁转矩和电机凸极效应所产生的电磁转矩构成给了永磁同步电机的电磁转矩，而且前者为主要电磁转矩，后者与定子磁场有关，但当控制定子电流的直轴分量i_sd为0时，或者采用隐极同步电机(L_sd＝L_sq) 时，后者均不产生电磁转矩。

当风机运行于当前风速下的最大风机功率时，其转矩为当前风速下最佳风机转矩，该最佳风机转矩与电磁转矩相等，代入电磁转矩方程可得：

其中，T_m为最佳风机转矩(电机电磁转矩)，n_p为风机极对数，ψ_f为永磁体磁链，i_sq为定子电流交轴分量。

根据(11)式可以看出，转子磁场定向并控制i_sd＝0后，电机电磁转矩与定子电流的交轴分量(转矩分量)i_sq满足式(11)式关系，即成线性关系，因此，通过对定子电流的交轴分量i_sq的控制可实现对电机电磁转矩的控制，以上就是本文中永磁同步发电机矢量控制的基本原理。

将网侧变换器的数学模型变换至直轴与电网电压矢量实时重合的旋转坐标系中时，可以发现其有功电流分量和无功电流分量互相解耦，可分别设计控制系统来实现对其的控制，进而可以实现对网侧功率因数的调制。网测变换器控制原理如图8，即设计控制系统保证电网电压矢量E与同步旋转坐标系直轴实时重合，图中

为网侧功率因数角。

采用上述控制原理时，存在如下关系式：

在上述条件下，根据瞬时功率理论，系统的瞬时有功功率p和瞬时无功功率q分别为

其中，p为瞬时有功功率，q为瞬时无功功率，e_d为网侧电压在直轴的分量， i_d为网侧电流在直轴的分量，e_q为网侧电压在交轴的分量，i_q为网侧电流在交轴的分量。

一般认为主网电压恒定不变，根据式(12)也即网侧电压在直轴的分量e_d、网侧电压在交轴的分量e_q为恒定值，因此由式(13)可知网侧变换器的瞬时有功功率p、瞬时无功功率q与为网侧电流在直轴的分量i_d、网侧电流在交轴的分量i_q成正比，这表明通过对网侧电流在直轴的分量i_d、网侧电流在交轴的分量i_q的控制就可以实现对网侧变换器的瞬时有功功率p、瞬时无功功率q的控制。

在网侧中，直流侧功率为p＝u_dci_dc，若不考虑逆变器损耗，则有：

其中，u_dc为网侧直流侧电压，i_dc为网侧直流侧电流，e_d为网侧电压在直轴的分量，i_d为网侧电流在直轴的分量。

在当前风速的最大功率下，如忽略线路损耗以及机械损耗，则有：

由(14)式可知网侧直流侧电压u_dc与网侧直流侧电流i_d成线性关系，而瞬时有功功率p也与为网侧电流在直轴的分量i_d成线性关系，因此通过控制瞬时有功功率p或者为网侧电流在直轴的分量i_d可实现对网侧直流侧电压u_dc的控制。

本发明永磁直驱风力发电变换器控制方法实施方式，其通过获取风能利用系数获得在不同风速下风机的最大功率和最佳风机转速，进一步地调整变换器的并网功率，实现对永磁直驱风力发电机的控制，实现追踪不同风速的最大功率输出点，并将电能并入电网，该方法大大提高了发电效率。

本发明永磁直驱风力发电变换器控制方法实施方式还降低了发电机定子电流中低次谐波含量，稳定了直流母线电压，降低了整个系统的损耗、提升了系统的动态性能以及并网效率，实现了系统中能量的双向流动。

应理解，上述实施方式中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施方式的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施方式，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施方式。

图9是本发明实施方式提供的永磁直驱风力发电变换器控制装置功能框图，参照图9，永磁直驱风力发电变换器控制装置9包括：获取模块910、计算模块 920以及输出模块930。

获取模块910，用于获取风机的风能利用系数；

计算模块920，用于根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率；

输出模块930，用于根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率。

图10是本发明实施方式提供的终端的功能框图。如图10所示，该实施方式的终端10包括：处理器1000、存储器1001以及存储在所述存储器1001中并可在所述处理器1000上运行的计算机程序1002。所述处理器1000执行所述计算机程序1002时实现上述各个永磁直驱风力发电变换器控制方法及永磁直驱风力发电变换器控制方法实施方式中的步骤，例如图2所示的步骤201至步骤203。

示例性的，所述计算机程序1002可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器1001中，并由所述处理器1000 执行，以完成本发明。

所述终端10可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端10可包括，但不仅限于，处理器1000、存储器1001。本领域技术人员可以理解，图10仅仅是终端10的示例，并不构成对终端10的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器1000可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器1001可以是所述终端10的内部存储单元，例如终端10的硬盘或内存。所述存储器1001也可以是所述终端10的外部存储设备，例如所述终端10上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器 1001还可以既包括所述终端10的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器1001用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器1001还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施方式中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施方式中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施方式的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施方式方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个永磁直驱风力发电变换器控制方法及微电网联合故障定位装置实施方式的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器 (Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁直驱风力发电变换器控制方法，其特征在于，包括：

获取风机的风能利用系数；

根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率；

根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率。

2.根据权利要求1所述的永磁直驱风力发电变换器控制方法，其特征在于，所述获取风机的风能利用系数包括：

获取风机常数、风速、桨距角以及叶尖速比，所述风机常数包括：风机类型常数以及环境常数；

根据所述风机常数、所述风速、所述桨距角以及所述叶尖速比确定风能利用系数。

3.根据权利要求2所述的永磁直驱风力发电变换器控制方法，其特征在于，

所述叶尖速比根据第一公式确定，所述第一公式：

其中，λ为叶尖速比，R为风机叶片半径，ω为风机转速，v为风速。

4.根据权利要求1所述的永磁直驱风力发电变换器控制方法，其特征在于，所述根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率，包括：

根据所述风能利用系数以及第二公式确定最佳风机转速以及最大风机功率，所述第二公式：

其中，P_m为风机输出的机械功率，C_p为风能利用系数，ρ为空气密度，R为风机叶片半径，ω为风机转速，λ为叶尖速比。

5.根据权利要求1所述的永磁直驱风力发电变换器控制方法，其特征在于，所述根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率，包括：

根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定最佳风机转矩；

根据所述最佳风机转矩确定变换器机侧电流；

根据所述最大风机功率确定变换器网侧电流。

6.根据权利要求5所述的永磁直驱风力发电变换器控制方法，其特征在于，所述根据所述最佳风机转矩确定变换器机侧电流，包括：

根据所述最佳风机转矩以及第三公式确定定子电流交轴分量，所述第三公式：

其中，T_m为最佳风机转矩，n_p为风机极对数，ψ_f为永磁体磁链，i_sq为定子电流交轴分量；

根据所述定子电流交轴分量确定变换器机侧电流。

7.根据权利要求5所述的永磁直驱风力发电变换器控制方法，其特征在于，所述根据所述最大风机功率确定变换器网侧电流，包括：

根据所述最大风机功率以及第四公式确定变换器网侧电流直轴分量，所述第四公式：

其中，P_{m_max}为最大风机功率，u_dc为网侧直流侧电压，i_dc为网侧直流侧电流，e_d为网侧电压在直轴分量，i_d为网侧电流直轴的分量；

根据所述变换器网侧电流直轴分量确定变换器网侧电流。

8.一种永磁直驱风力发电变换器控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取风机的风能利用系数；

计算模块，用于根据所述风能利用系数确定最佳风机转速以及最大风机功率；以及，

输出模块，用于根据所述最佳风机转速以及所述最大风机功率确定变换器并网功率。

9.一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

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