CN114215688B - 风电机组最大功率跟踪控制方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

风电机组最大功率跟踪控制方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提出一种风电机组最大功率跟踪控制方法、装置、设备和存储介质，其中，方法包括：获取风电机组的当前输出功率；获取风电机组中发电机的当前转矩；根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩；根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率；根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。由此，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。

Description

风电机组最大功率跟踪控制方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本公开涉及风电领域，特别涉及一种风电机组最大功率跟踪控制方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
在相关技术中，是根据气动特性仿真计算结果得出风电机组的最大风能利用率，仅在运行前进行测试和修正，而在风电机组实际运行过程中作为常量不再调整。
风电机组在运行过程中，来流风况复杂，受湍流影响、阵风、极端风况影响，以及机组转速变化、桨距角、偏航角度等的影响，给定的常数无法保证机组运行于最大风能利用率的情况。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。
为此，本公开的第一个目的在于提出一种风电机组最大功率跟踪控制方法，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
本公开的第二个目的在于提出一种风电机组最大功率跟踪控制装置。
本公开的第三个目的在于提出一种电子设备。
本公开的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种风电机组最大功率跟踪控制方法，包括：获取风电机组的当前输出功率；获取所述风电机组中发电机的当前转矩；根据所述当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩；根据所述目标转矩对所述发电机进行控制，以获取所述发电机控制后的所述风电机组的目标输出功率；根据所述当前输出功率和所述目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数。
根据本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法，首先获取风电机组的当前输出功率，并获取风电机组中发电机的当前转矩，以及根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，然后根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，最后根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。由此，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
另外，根据本公开上述实施例提出的风电机组最大功率跟踪控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本公开的一个实施例中，所述获取所述风电机组中发电机的当前转矩，包括：获取所述发电机的当前转速；根据所述当前转速和所述发电机的初始转矩系数，确定所述当前转矩。
在本公开的一个实施例中，所述根据所述当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，包括：生成干扰转矩；根据所述干扰转矩和所述当前转矩，生成所述目标转矩。
在本公开的一个实施例中，所述根据所述当前输出功率和所述目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数，包括：根据所述当前输出功率和所述目标输出功率之间的差异，确定偏差功率；若所述偏差功率小于或等于功率判定阈值，则获取所述发电机控制后的所述发电机的目标转速；根据所述目标转矩和所述目标转速，确定所述目标转矩系数。
在本公开的一个实施例中，所述根据所述当前输出功率和所述目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数，还包括：若所述偏差功率大于功率判定阈值，则根据所述当前转矩和所述转矩扰动策略，重新生成目标转矩；根据重新生成的目标转矩对所述发电机进行控制，以重新获取所述发电机控制后的所述风电机组的目标输出功率；根据所述当前输出功率和重新获取的目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数。
为达到上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种风电机组最大功率跟踪控制装置，包括：第一获取模块，用于获取风电机组的当前输出功率；第二获取模块，用于获取所述风电机组中发电机的当前转矩；生成模块，用于根据所述当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩；第三获取模块，用于根据所述目标转矩对所述发电机进行控制，以获取所述发电机控制后的所述风电机组的目标输出功率；确定模块，用于根据所述当前输出功率和所述目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数。
本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制装置，首先通过第一获取模块获取风电机组的当前输出功率，并通过第二获取模块获取风电机组中发电机的当前转矩，然后通过生成模块根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，并通过第三获取模块根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，最后通过确定模块根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。由此，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
另外，根据本公开上述实施例提出的风电机组最大功率跟踪控制装置还可以具有如下附加的技术特征：
在本公开的一个实施例中，所述确定模块，具体用于：根据所述当前输出功率和所述目标输出功率之间的差异，确定偏差功率；若所述偏差功率小于或等于功率判定阈值，则获取所述发电机控制后的所述发电机的目标转速；根据所述目标转矩和所述目标转速，确定所述目标转矩系数。
在本公开的一个实施例中，所述确定模块，还用于：若所述偏差功率大于功率判定阈值，则根据所述当前转矩和所述转矩扰动策略，重新生成目标转矩；根据重新生成的目标转矩对所述发电机进行控制，以重新获取所述发电机控制后的所述风电机组的目标输出功率；根据所述当前输出功率和重新获取的目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数。
本公开第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如前述第一方面实施例所述的风电机组最大功率跟踪控制方法。
本公开实施例的电子设备，通过处理器执行存储在存储器上的计算机程序，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
本公开第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如前述第一方面实施例所述的风电机组最大功率跟踪控制方法。
本公开实施例的计算机可读存储介质，通过存储计算机程序并被处理器执行，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本公开一个实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法的流程示意图；
图2为根据本公开另一个实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法的流程示意图；
图3为根据本公开另一个实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法的流程示意图；
图4为根据本公开另一个实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法的流程示意图；
图5为根据本公开一个实施例的风电机组最大功率跟踪控制装置的方框示意图；以及
图6为根据本公开一个实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
下面参照附图描述本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法、装置、设备和存储介质。
本公开实施例提供的风电机组最大功率跟踪控制方法，可以由电子设备来执行，该电子设备可为PC(Personal Computer，个人计算机)电脑、控制器、控制设备或服务器等，其中，该控制器可设置在风电机组中，此处不做任何限定。
在本公开实施例中，电子设备中可以设置有处理组件、存储组件和驱动组件。可选的，该驱动组件和处理组件可以集成设置，该存储组件可以存储操作系统、应用程序或其他程序模块，该处理组件通过执行存储组件中存储的应用程序来实现本公开实施例提供的风电机组最大功率跟踪控制方法。
图1为根据本公开一个实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法的流程示意图。
本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法，还可由本公开实施例提供的风电机组最大功率跟踪控制装置执行，该装置可配置于电子设备中，以实现获取风电机组的当前输出功率，并获取风电机组中发电机的当前转矩，以及根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，而后根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，并根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数，从而实现风电机组的最大功率跟踪。
作为一种可能的情况，本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法还可以在服务器端执行，服务器可以为云服务器，可以在云端执行该风电机组最大功率跟踪控制方法，其中，该云服务器可与风电机组进行实时通信。
如图1所示，该风电机组最大功率跟踪控制方法，可包括：
步骤101，获取风电机组的当前输出功率。
在本公开实施例中，可通过设置在风电机组的输出端的电压传感器和电流传感器，实时检测该风电机组的输出电流和输出电压。应说明的是，该实施例中所描述的风电机组的输出端，可为风电机组并入电网的输出端。
具体的，电子设备可先通过设置在风电机组的输出端的电流传感器和电压传感器，实时检测该风电机组的输出电流和输出电压，然后根据该输出电流和该输出电压计算出该风电机组的当前输出功率。
步骤102，获取风电机组中发电机的当前转矩。
为了清楚说明上一实施例，在本公开的一个实施例中，如图2所示，获取风电机组中发电机的当前转矩，可包括：
步骤201，获取发电机的当前转速。
在本公开实施例中，可通过设置在发电机上的转速传感器，实时获取该发电机的当前转速。
步骤202，根据当前转速和发电机的初始转矩系数，确定当前转矩。
需要说明的是，该实施例中所描述的初始转矩系数可有相关人员根据需求提前设定好，并可预先存储在电子设备的存储空间中，以便于后续使用。
具体的，电子设备在获取到风电机组的当前输出功率之后，可先通过设置在发电机上的转速传感器，实时获取该发电机的当前转速，并从自身的存储空间中调出发电机的初始转矩系数，然后根据该当前转速和该初始转矩系数，确定当前转矩，例如，可通过下述公式(1)计算得到该当前转矩：
Te＝K0ω2   (1)
其中，Te可为当前转矩，K0可为初始转矩系，ω可为当前转速。
作为一种可能的情况，还可在上述的风电机组中设置转矩传感器，可直接通过该转矩传感器获取风电机组中发电机的当前转矩。
步骤103，根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩。其中，转矩扰动策略可根据实际情况进行标定。
为了清楚说明上一实施例，在本公开的一个实施例中，如图3所示，根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，可包括：
步骤301，生成干扰转矩。
在本公开实施例中，可根据预设的干扰转矩生成算法生成干扰转矩，其中，预设的干扰转矩生成算法可根据实际情况进行标定，其中，经过该预设的干扰转矩生成算法生成的干扰转矩可各不相同。
需要说明的是，该实施例中所描述的干扰转矩既可以为正数，也可以为负数，此处不做任何限定。
步骤302，根据干扰转矩和当前转矩，生成目标转矩。
具体的，电子设备在获取到风电机组中发电机的当前转矩之后，可先根据预设的干扰转矩生成算法生成干扰转矩，并将干扰转矩和当前转矩相加以得到目标转矩。
步骤104，根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率。
具体的，电子设备在得到目标转矩之后，可根据该目标转矩生成目标转矩指令，并将该目标转矩指令发送至上述的发电机中，以对该发电机的转矩进行控制，然后获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，例如，通过上述的电压传感器和电流传感器直接获取发电机控制后的该风电机组输出的电流和电压，并根据该电流和电压计算出该目标输出功率。
步骤105，根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。
为了清楚说明上一实施例，在本公开的一个实施例中，如图4所示，根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数，可包括：
步骤401，根据当前输出功率和目标输出功率之间的差异，确定偏差功率。
需要说明的是，该实施例中所描述的偏差功率可为目标输出功率和当前输出功率之间的差，或差的绝对值。
步骤402，若偏差功率小于或等于功率判定阈值，则获取发电机控制后的发电机的目标转速。其中，功率判定阈值可根据实际情况进行标定。应说明的是，该实施例中所描述的功率判定阈值可预先存储在电子设备的存储空间中，以便于调取使用。
步骤403，根据目标转矩和目标转速，确定目标转矩系数。
具体的，电子设备在得到上述的目标输出功率之后，先可用目标输出功率减去当前输出功率，以计算出目标输出功率与当前输出功率之间的偏差功率，然后从自身的存储空间中调出(获取)功率判定阈值，并判断该偏差功率是否小于或等于该功率判定阈值，如果是，则可说明上述的目标转矩能够确保风电机组的风能利用率可以达到最大值，此时，可获取发电机控制后的发电机的目标转速，最后可根据目标转矩和目标转速，确定目标转矩系数，例如，可根据上述的公式(1)，计算出该目标转矩系数。
进一步地，电子设备可将该目标转矩系数代替初始转矩系，以使风电机组的风能利用率可以达到最大值。
需要说明的是，在风电机组接近切入风速运行时，目标转矩系数基本等于切入风速时的转矩系数，在接近额定风速运行时，目标转矩系数基本等于额定风速转矩系数；机组启动运行时，一般由切入风速进入最大功率运行区间，因此可以设定初始转矩系数为目标转矩系数。
进一步地，在本公开的一个实施例中，根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数，还可包括：若偏差功率大于功率判定阈值，则根据当前转矩和转矩扰动策略，重新生成目标转矩，并根据重新生成的目标转矩对发电机进行控制，以重新获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，以及当前输出功率和重新获取的目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。
具体的，电子设备在判断上述的偏差功率大于功率判定阈值时，可根据当前转矩和转矩扰动策略，重新生成目标转矩，并根据重新生成的目标转矩对发电机进行控制，以重新获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，以及基于重新获取的目标输出功率和上述的当前输出功率重新计算偏差功率，直至重新计算的偏差功率小于或等于功率判定阈值。由此，能够实现风电机组的最大功率跟踪。
在本公开实施例中，电子设备在得到目标转矩系数之后了通过下述公式(2)计算得到风电机组的最大风能利用率：
Figure BDA0003413242940000101
其中，CPmax可为风电机组的最大风能利用率，ρ可为空气密度，π可为圆周率，R可为风电机组的风轮半径，λopt可为风电机组的叶尖速比，G可为齿轮箱传动比齿轮箱传动比。
在本公开实施例中，上述的风电机组中可包括多个发电机,本公开实施例提供的风电机组最大功率跟踪控制方法也可应用在包括多个发电机的风电机组(即，多风轮风电机组)上。例如，获取风电机组的当前输出功率；获取风电机组中多个发电机的当前转矩；根据多个发电机的当前转矩和转矩扰动策略，生成多个目标转矩；控制多个发电机中的每个发电机根据对应的目标转矩运行，以获取多个发电机控制后的风电机组的目标输出功率；根据当前输出功率和目标输出功率，确定多个发电机的目标转矩系数。
综上，根据本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法，首先获取风电机组的当前输出功率，并获取风电机组中发电机的当前转矩，以及根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，然后根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，最后根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。由此，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
图5为根据本公开一个实施例的风电机组最大功率跟踪控制装置的方框示意图。
本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制装置，可配置于电子设备中，以实现获取风电机组的当前输出功率，并获取风电机组中发电机的当前转矩，以及根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，而后根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，并根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数，从而实现风电机组的最大功率跟踪。
如图5所示，该风电机组最大功率跟踪控制装置500，可包括：第一获取模块510、第二获取模块520、生成模块530、第三获取模块540、确定模块550。
其中，第一获取模块510用于获取风电机组的当前输出功率。
第二获取模块520用于获取风电机组中发电机的当前转矩。
生成模块530用于根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩。
第三获取模块540用于根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率。
确定模块550用于根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。
在本公开的一个实施例中，确定模块550具体用于：根据当前输出功率和目标输出功率之间的差异，确定偏差功率；若偏差功率小于或等于功率判定阈值，则获取发电机控制后的发电机的目标转速；根据目标转矩和目标转速，确定目标转矩系数。
在本公开的一个实施例中，确定模块550还用于：若偏差功率大于功率判定阈值，则根据当前转矩和转矩扰动策略，重新生成目标转矩；根据重新生成的目标转矩对发电机进行控制，以重新获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率；根据当前输出功率和重新获取的目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。
需要说明的是，本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制装置中未披露的细节，请参照本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。
综上，本公开实施例的风电机组最大功率跟踪控制装置，首先通过第一获取模块获取风电机组的当前输出功率，并通过第二获取模块获取风电机组中发电机的当前转矩，然后通过生成模块根据当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，并通过第三获取模块根据目标转矩对发电机进行控制，以获取发电机控制后的风电机组的目标输出功率，最后通过确定模块根据当前输出功率和目标输出功率，确定发电机的目标转矩系数。由此，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
为了实现上述实施例，如图6所示，本公开还提出一种电子设备600，包括存储器610、处理器620及存储在存储器610上并可在处理器620上运行的计算机程序，处理器620执行程序，以实现本公开前述实施例提出的风电机组最大功率跟踪控制方法。
本公开实施例的电子设备，通过处理器执行存储在存储器上的计算机程序，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现本公开前述实施例提出的风电机组最大功率跟踪控制方法。
本公开实施例的计算机可读存储介质，通过存储计算机程序并被处理器执行，能够实现风电机组的最大功率跟踪，从而确保风能利用率可以达到最大值。
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种风电机组最大功率跟踪控制方法，其特征在于，包括：获取风电机组的当前输出功率；获取所述风电机组中发电机的当前转矩；根据所述当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩；根据所述目标转矩对所述发电机进行控制，以获取所述发电机控制后的所述风电机组的目标输出功率；根据所述当前输出功率和所述目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数；
其中，所述根据所述当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩，包括：生成干扰转矩；根据所述干扰转矩和所述当前转矩，生成所述目标转矩。
2.根据权利要求1所述的风电机组最大功率跟踪控制方法，其特征在于，所述获取所述风电机组中发电机的当前转矩，包括：获取所述发电机的当前转速；根据所述当前转速和所述发电机的初始转矩系数，确定所述当前转矩。
3.根据权利要求1所述的风电机组最大功率跟踪控制方法，其特征在于，所述根据所述当前输出功率和所述目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数，包括：根据所述当前输出功率和所述目标输出功率之间的差异，确定偏差功率；若所述偏差功率小于或等于功率判定阈值，则获取所述发电机控制后的所述发电机的目标转速；根据所述目标转矩和所述目标转速，确定所述目标转矩系数。
4.根据权利要求3所述的风电机组最大功率跟踪控制方法，其特征在于，所述根据所述当前输出功率和所述目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数，还包括：若所述偏差功率大于功率判定阈值，则根据所述当前转矩和所述转矩扰动策略，重新生成目标转矩；根据重新生成的目标转矩对所述发电机进行控制，以重新获取所述发电机控制后的所述风电机组的目标输出功率；根据所述当前输出功率和重新获取的目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数。
5.一种风电机组最大功率跟踪控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取风电机组的当前输出功率；第二获取模块，用于获取所述风电机组中发电机的当前转矩；
生成模块，用于根据所述当前转矩和转矩扰动策略，生成目标转矩；
第三获取模块，用于根据所述目标转矩对所述发电机进行控制，以获取所述发电机控制后的所述风电机组的目标输出功率；
确定模块，用于根据所述当前输出功率和所述目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数；
其中，所述确定模块，具体用于：根据所述当前输出功率和所述目标输出功率之间的差异，确定偏差功率；若所述偏差功率小于或等于功率判定阈值，则获取所述发电机控制后的所述发电机的目标转速；根据所述目标转矩和所述目标转速，确定所述目标转矩系数；若所述偏差功率大于功率判定阈值，则根据所述当前转矩和所述转矩扰动策略，重新生成目标转矩；根据重新生成的目标转矩对所述发电机进行控制，以重新获取所述发电机控制后的所述风电机组的目标输出功率；根据所述当前输出功率和重新获取的目标输出功率，确定所述发电机的目标转矩系数。
6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-4中任一项所述的风电机组最大功率跟踪控制方法。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的风电机组最大功率跟踪控制方法。
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