CN114233570A - 风力机组的功率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力机组的功率控制方法，包括获取速度信息，速度信息包括风速或风力机组的风轮转速；根据速度信息查询目标查找表以得到第一最优桨距角和第一最优增益，目标查找表为最优桨距角和最优增益查找表；控制器根据第一最优增益更新内部的最优增益，并发出最优桨距角调整指令；基于更新的最优增益和当前风力机组的转速，控制器向变流器发出转矩调整指令。本发明可保证机组在低风速区间始终处于或更接近气动效率最优的状态，有助于提高风电机组风能捕获效率，提升机组发电量。

Description

风力机组的功率控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力机组的功率控制方法。
背景技术
传统的转矩控制方法从叶片气动特性出发，未考虑叶片弹性变形的影响，因此对于变形小的近刚性叶片可以取得良好的功率最优控制效果。但是，随着风电机组朝着大型化、轻量化的方向发展，风力机叶片变得更加细长、柔性更大，机组正常运行时的叶片弹性变形对风轮气动效率的影响逐渐凸显。另一方面，叶片弹性变形的程度与机组的运行条件也有关系，因此叶片在不同风速下可能具有不同的最优桨角和最优增益。由此可见，传统的固定最优桨距角、固定最优增益的转矩控制方法不能保证柔性叶片在低风速区间始终处于气动效率最优状态，机组将因此损失一部分发电量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的转矩控制会损失一部分发电量的缺陷，提供一种风力机组的功率控制方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种风力机组的功率控制方法，包括以下步骤：
获取速度信息，速度信息包括风速或风力机组的风轮转速；
根据速度信息查询目标查找表以得到第一最优桨距角和第一最优增益，目标查找表为最优桨距角和最优增益查找表；
控制器根据第一最优增益更新内部的最优增益，并发出最优桨距角调整指令；
基于更新的最优增益Kdynopt和当前风力机组的转速ωg，控制器向变流器发出转矩调整指令，其中，转矩
Figure BDA0003364834440000021
较佳地，在获取速度信息之前，功率控制方法还包括以下步骤：
基于数值仿真构建目标查找表。
较佳地，基于数值仿真构建目标查找表，包括：
基于静态仿真获取最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角；
基于动态仿真根据最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角获取不同风轮转速或不同风速下的最优动态气动效率、最优动态叶尖速比、最优动态桨距角；
基于不同风轮转速下或不同风速下的所述最优动态气动效率、最优动态叶尖速比获取对应的动态最优增益；
构建目标查找表。
较佳地，基于静态仿真获取最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角，包括：
S101、获取风力机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的三维数组；
S102、获取风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的二维数组；
S103、获取风轮的备选静态气动效率、备选静态叶尖速比和备选静态桨距角，所述备选静态气动效率为每一所述转速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的静态气动效率，所述备选静态叶尖速比为每一所述转速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的所述叶尖速比，所述备选静态桨距角为每一所述转速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的所述桨距角；
S104、判断备选静态桨距角是否处于第一预设范围内，若是，则执行步骤S105，若否，则返回步骤S101；
S105、将备选静态气动效率作为最优静态气动效率，将备选静态叶尖速比作为最优静态叶尖速比，将备选静态桨距角作为最优静态桨距角。
较佳地，基于动态仿真根据最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角获取最优动态气动效率、最优动态叶尖速比、最优动态桨距角，包括：
S201、在目标区间内对风力机组进行动态仿真，以获取风力机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的动态三维数组，目标区间为静态最优工作点附近的预设区间，静态最优工作点由最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角限定；
S202、获取风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的动态二维数组；
S203、获取风轮的备选动态气动效率、备选动态叶尖速比和备选动态桨距角，所述备选动态气动效率为每一所述转速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的动态气动效率，所述备选动态叶尖速比为每一所述转速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的所述叶尖速比，所述备选动态桨距角为每一所述转速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的所述桨距角；
S204、判断备选动态叶尖速比、备选动态桨距角是否处于第二预设范围内，若是，则执行步骤S205，若否，则返回步骤S201；
S205、将备选动态气动效率作为最优动态气动效率，将备选动态叶尖速比作为最优动态叶尖速比，将备选动态桨距角作为最优动态桨距角。
较佳地，基于静态仿真获取最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角，包括：
S101、获取风力机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的三维数组；
S102、获取风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的二维数组；
S103、获取风轮的备选静态气动效率、备选静态叶尖速比和备选静态桨距角，备选静态气动效率为每一风速对应的二维数组中最大风轮气动效率对应的静态气动效率，备选静态叶尖速比为每一风速对应的二维数组中最大风轮气动效率对应的叶尖速比，备选静态桨距角为每一风速对应的二维数组中最大风轮气动效率对应的桨距角；
S104、判断备选静态桨距角是否处于第一预设范围内，若是，则执行步骤S105，若否，则返回步骤S101；
S105、将备选静态气动效率作为最优静态气动效率，将备选静态叶尖速比作为最优静态叶尖速比，将备选静态桨距角作为最优静态桨距角。
较佳地，基于动态仿真根据最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角获取最优动态气动效率、最优动态叶尖速比、最优动态桨距角，包括：
S201、在目标区间内对风力机组进行动态仿真，以获取风力机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的动态三维数组，目标区间为静态最优工作点附近的预设区间，静态最优工作点由最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角限定；
S202、获取风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的动态二维数组；
S203、获取风轮的备选动态气动效率、备选动态叶尖速比和备选动态桨距角，备选动态气动效率为每一风速对应的动态二维数组中最大风轮气动效率对应的动态气动效率，备选动态叶尖速比为每一风速对应的动态二维数组中最大风轮气动效率对应的叶尖速比，备选动态桨距角为每一风速对应的动态二维数组中最大风轮气动效率对应的桨距角；
S204、判断备选动态叶尖速比、备选动态桨距角是否处于第二预设范围内，若是，则执行步骤S205，若否，则返回步骤S201；
S205、将备选动态气动效率作为最优动态气动效率，将备选动态叶尖速比作为最优动态叶尖速比，将备选动态桨距角作为最优动态桨距角。
较佳地，获取动态最优增益，包括：
按照以下公式获取动态最优增益：
Figure BDA0003364834440000041
其中，Kdynopt|ωr表征动态最优增益，Cpdynopt|ωr表征最优动态气动效率，λdynopt|ωr表征最优动态叶尖速比，ρ表征空气密度，G表征齿轮箱传动比，R表征风轮半径。
较佳地，目标查找表以风轮转速为查表自变量，目标查找表存储与风轮转速对应的动态最优桨距角和动态最优增益；
或，目标查找表以风速为查表自变量，目标查找表存储与风速对应的动态最优桨距角和动态最优增益。
较佳地，目标区间为与静态最优工作点相比，风速处于区间[-2m/s,2m/s]，并且桨距角处于区间[-1°,1°]。
较佳地，在风力机组的功率小于额定功率时，执行控制器根据第一最优增益更新内部的最优增益，并发出最优桨距角调整指令的步骤。
较佳地，数值仿真包括基于风力机组气动弹性仿真软件进行数值仿真。
本发明的积极进步效果在于：本发明可保证机组在低风速区间始终处于或更接近气动效率最优的状态，有助于提高风电机组风能捕获效率，提升机组发电量。
附图说明
图1为本发明的实施例1的风力机组的功率控制方法的流程图。
图2为本发明的实施例1的风力机组的功率控制方法的控制回路的示意图。
图3为本发明的实施例1的风力机组的功率控制方法的步骤S1的流程图。
图4为本发明的实施例1的风力机组的功率控制方法的步骤S11的流程图。
图5为本发明的实施例1的风力机组的功率控制方法在不同转速条件下的Cp(λ,β)|ωr性能曲线簇。
图6为本发明的实施例1的风力机组的功率控制方法的步骤S12的流程图。
图7为本发明的实施例1的风力机组的功率控制方法的归一化功率曲线对比示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种风力机组的功率控制方法。对装备细长柔性叶片的大型风电机组来说，由于叶片在运行过程中发生弹性变形，并且叶片变形与机组运行条件相关，因此机组在不同风速下可能具有不同的最优桨距角和最优增益。本实施例提出一种考虑叶片变形影响的追踪风轮最优气动效率的风力机功率控制方法，即采用动态的最优桨距角和最优增益来控制机组在额定以下风速区间的发电机转矩，从而达到追踪风轮最优气动效率的控制目的。参照图1、图2，该风力机组的功率控制方法包括以下步骤：
步骤S1、基于数值仿真构建目标查找表。目标查找表为最优桨距角和最优增益查找表。
步骤S2、获取速度信息。作为一种可选的实施方式，速度信息包括风力机组的风轮转速。
步骤S3、根据速度信息查询目标查找表以得到第一最优桨距角和第一最优增益。
步骤S4、控制器根据第一最优增益更新内部的最优增益，并发出最优桨距角调整指令。
步骤S5、基于更新的最优增益和当前风力机组的转速，控制器向变流器发出转矩调整指令。具体实施时，基于更新的最优增益Kdynopt和当前风力机组的转速ωg，控制器向变流器发出转矩调整指令，其中，转矩
Figure BDA0003364834440000071
具体实施时，参照图3，步骤S1包括以下步骤：
步骤S11、获取最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角。
步骤S12、根据最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角获取最优动态气动效率、最优动态叶尖速比、最优动态桨距角。
步骤S13、获取动态最优增益。
步骤S14、构建目标查找表。目标查找表包括风轮转速ωr与机组动态最优桨距角和动态最优增益的对应数值关系，即目标查找表以风轮转速ωr为自变量，以机组动态最优桨距角和动态最优增益为因变量。
具体实施时，参照图4，步骤S11包括以下步骤：
步骤S101、获取机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的三维数组。
具体实施时，采用静态仿真的方式获取机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的三维数组。作为一种可选的实施方式，采用风力机气动弹性仿真软件Bladed进行静态仿真。基于该仿真软件仿真机组在不同风速(V)、风轮转速(ωr)和桨距角(β)条件下的静态气弹性能。仿真时，风速取切入风速至额定风速区间，即，风速在切入风速至额定风速之间取值；风轮转速取切入转速至额定转速区间，即，风轮转速在切入转速至额定转速之间取值；桨距角初始范围取[-2°,2°]，即，桨距角初始值在[-2°,2°]范围内取值。仿真时，计入叶片挥舞、摆振及扭转变形自由度。在仿真过程中计入叶片挥舞、摆振及扭转变形自由度的具体实现方式，是本领域技术人员根据本实施例和本领域知识能够实现的，此处不再赘述。仿真完成后即可得到该机组的风轮气动效率(Cp)关于风速、转速和桨距角的三维数组Cp(V,ωr,β)。
步骤S102、获取风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的二维数组。
具体实施时，对三维数组Cp(V,ωr,β)作如下处理：将同一转速、不同风速和桨距角对应的结果处理为风轮气动效率(Cp)关于叶尖速比(λ)和桨距角(β)的二维数组，表示为：Cp(λ,β)|ωr，其中叶尖速比计算公式为：
Figure BDA0003364834440000081
Figure BDA0003364834440000082
式中R为风轮半径。
步骤S103、获取风轮的备选静态气动效率、备选静态叶尖速比和备选静态桨距角。
具体实施时，从每一转速对应的二维数组Cp(λ,β)|ωr中查找最大Cp对应的静态气动效率、叶尖速比和桨距角，即为对应转速条件下静态的风轮的备选静态气动效率、备选静态叶尖速比和备选静态桨距角。
步骤S104、判断备选静态桨距角是否处于第一预设范围内，若是，则执行步骤S105，若否，则返回步骤S101，视备选静态桨距角大小调整静态计算桨距角范围后继续执行。其中，第一预设范围为步骤S101中初始给定的范围，即[-2°,2°]。
步骤S105、将备选静态气动效率作为最优静态气动效率，将备选静态叶尖速比作为最优静态叶尖速比，将备选静态桨距角作为最优静态桨距角。对应转速条件下静态的风轮最优静态气动效率以Cpopt|ωr表征，最优静态叶尖速比以λopt|ωr表征，最优静态桨距角以βopt|ωr表征。
图5示出了该型机组在不同转速条件下的Cp(λ,β)|ωr性能曲线簇。其中，横轴表征桨距角，单位为deg(度)，纵轴表征归一化气动效率Cp(括号中的“-”号表示Cp为无单位量)。其中，转速用额定转速的百分比来表征，第一曲线L1对应41％额定转速，第二曲线L2对应53％额定转速，第三曲线L3对应65％额定转速，第四曲线L4对应76％额定转速，第五曲线L5对应88％额定转速，第六曲线L6对应100％额定转速。根据图5可知，该型机组由于叶片柔性较大，在不同转速下对应的最优静态桨距角、最优静态气动效率有很大差异。
参照图6，步骤S12包括以下步骤：
步骤S201、在静态最优工作点附近的预设区间内对机组进行动态仿真，以获取机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的动态三维数组。其中，静态最优工作点(λopt|ωr、βopt|ωr)由最优静态气动效率Cpopt|ωr、最优静态叶尖速比λopt|ωr、最优静态桨距角βopt|ωr限定。具体实施时，静态最优工作点(λopt|ωr、βopt|ωr)附近，即对每一个风轮转速ωr，在风速
Figure BDA0003364834440000091
桨距角βopt|ωr附近的小范围区间。作为一种可选的实施方式，该小范围区间为与静态最优工作点相比，风速变化量处于区间[-2m/s,2m/s]，并且桨距角变化量处于区间[-1°,1°]。对机组进行动态仿真，仿真工况参考IEC-61400(一种风电标准)载荷仿真标准规定的正常发电工况进行设置。
基于仿真软件仿真机组在不同风速(V)、风轮转速(ωr)和桨距角(β)条件下的动态气弹性能。仿真时，计入叶片挥舞、摆振及扭转变形自由度。在仿真过程中计入叶片挥舞、摆振及扭转变形自由度的具体实现方式，是本领域技术人员根据本实施例和本领域知识能够实现的，此处不再赘述。仿真完成后即可得到该机组的风轮气动效率(Cp)关于风速、转速和桨距角的动态三维数组Cpd(V,ωr,β)，其中，Cpd表示动态Cp。
步骤S202、获取风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的动态二维数组。
具体实施时，对动态三维数组Cpd(V,ωr,β)作如下处理：将同一转速、不同风速和桨距角对应的结果处理为风轮气动效率(Cp)关于叶尖速比(λ)和桨距角(β)的动态二维数组，表示为：Cpd(λ,β)|ωr，其中叶尖速比计算公式为：
Figure BDA0003364834440000092
式中R为风轮半径。
步骤S203、获取风轮的备选动态气动效率、备选动态叶尖速比和备选动态桨距角。
具体实施时，从各转速对应的动态二维数组Cpd(λ,β)|ωr中查找最大Cp对应的叶尖速比和桨距角，即为对应转速条件下动态的风轮的备选动态气动效率、备选动态叶尖速比和备选动态桨距角。
步骤S204、判断备选动态叶尖速比、备选动态桨距角是否处于第二预设范围内，若是，则执行步骤S205，若否，则返回步骤S201，视备选动态叶尖速比、备选动态桨距角大小调整动态计算风速、动态计算桨距角范围后继续执行。其中，第二预设范围为步骤S201中初始给定的范围，即与静态最优工作点相比，风速变化量处于区间[-2m/s,2m/s]，并且桨距角变化量处于区间[-1°,1°]的范围。
步骤S205、将备选动态气动效率作为最优动态气动效率，将备选动态叶尖速比作为最优动态叶尖速比，将备选动态桨距角作为最优动态桨距角。对应转速条件下动态的风轮最优动态气动效率以Cpdynopt|ωr表征，最优动态叶尖速比以λdynopt|ωr表征，最优动态桨距角以βdynopt|ωr表征。
也即，在本实施例中，通过动态修正，得到最优动态气动效率Cpdynopt|ωr、最优动态叶尖速比λdynopt|ωr、最优动态桨距角βdynopt|ωr。
在步骤S13中，按照下式计算动态最优增益：
Figure BDA0003364834440000101
Figure BDA0003364834440000102
其中，ρ表征空气密度，G表征齿轮箱传动比。
在步骤S14中，构建目标查找表。目标查找表以风轮转速ωr为查表自变量，目标查找表存储与风轮转速ωr对应的机组动态最优桨距角βdynopt|ωr和动态最优增益Kdynopt|ωr。
目标查找表实际上表征的是风轮气动效率Cp和叶尖速比、桨距角的关系。在一些可选的实施方式中，叶尖速比的变化通过固定转速而风速变化得到；在另一些可选的实施方式中，叶尖速比的变化通过固定风速而转速变化得到。在本实施例中，叶尖速比的变化通过固定转速而风速变化得到。
生成目标查找表之后，按照图2所示控制回路，将随风轮转速变化的动态最优桨距角和最优增益导入转矩控制回路中，由转矩-转速控制器控制风电机组。
具体实施时，转矩-转速控制器根据风电机组的风轮转速查找目标查找表以得到对应的最优增益和最优桨距角。转矩-转速控制器根据风电机组的风轮转速和最优增益输出对应的转矩。转矩-转速控制器将最优桨距角和转矩输出至风电机组以对风电机组进行控制。
风力机组实际工作在自然湍流的动态条件下，最优工作点理论上应该基于动态仿真结果的统计数据处理得到。为了避免直接搜索动态最优工作点带来的巨大计算量，本实施例采用静态最优工作点初步搜索、结合动态最优工作点局部搜索的方式，考虑了长柔叶片运行过程中的弹性变形对风轮气动效率的影响，可保证机组在低风速区间始终处于或更接近气动效率最优的状态，有助于提高风电机组风能捕获效率，提升机组发电量。
基于本实施例的风力机组的功率控制方法，采用Bladed对该型机组在全风速段区间进行湍流风条件正常发电工况载荷仿真。统计各风速下的发电机平均功率，得到机组的动态功率曲线，并与采用传统控制器的仿真结果相比较。图7给出了归一化功率曲线对比，其中，横轴表征风速，单位为m/s，纵轴表征归一化功率(括号中的“-”号表示归一化功率为无单位量)。其中，第八曲线L8对应传统控制器的仿真结果，以虚线表征，第七曲线L7对应本实施例的风力机组的功率控制方法的仿真结果，以实线表征。可见采用本实施例的风力机组的功率控制方法，机组功率曲线在额定以下的低风速区间得到明显改善。按照年平均风速为10m/s计算，机组年发电量增加约1％。
通常来说，叶片柔性越大，本实施例的风力机组的功率控制方法的效果越好，特别是对于扭转变形比较大的叶片，如具有弯扭耦合特性的自适应降载叶片，对机组发电量的提升效果更加明显。
实施例2
本实施例提供一种风力机组的功率控制方法，该风力机组的功率控制方法与实施例1的风力机组的功率控制方法大致相同。
具体实施时，在本实施例中，在步骤S14中，构建目标查找表。目标查找表包括风速与机组动态最优桨距角和动态最优增益的对应数值关系，即目标查找表以风速为自变量，以机组动态最优桨距角和动态最优增益为因变量。
相应地，在步骤S2中，获取速度信息，其中，速度信息包括风速。相应地，在步骤S3中，根据风速查询目标查找表以得到第一最优桨距角和第一最优增益。
目标查找表表征的是风轮气动效率Cp和叶尖速比、桨距角的关系。在一些可选的实施方式中，叶尖速比的变化通过固定转速而风速变化得到；在另一些可选的实施方式中，叶尖速比的变化通过固定风速而转速变化得到。在本实施例中，叶尖速比的变化通过固定风速而转速变化得到。
本实施例的风力机组的功率控制方法的其他步骤可参照实施例1实现。例如，在步骤S102中，对三维数组Cp(V,ωr,β)作如下处理：将同一风速、不同转速和桨距角对应的结果处理为风轮气动效率(Cp)关于叶尖速比(λ)和桨距角(β)的二维数组，表示为：Cp(λ,β)|ωr，其中叶尖速比计算公式为：
Figure BDA0003364834440000121
式中R为风轮半径。
相应地，在步骤S103中，从每一风速对应的二维数组Cp(λ,β)|ωr中查找最大Cp对应的静态气动效率、叶尖速比和桨距角，即为对应风速条件下静态的风轮的备选静态气动效率、备选静态叶尖速比和备选静态桨距角。
在步骤S201中，在静态最优工作点附近的预设区间内对机组进行动态仿真，以获取机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的动态三维数组。其中，静态最优工作点(λopt|ωr、βopt|ωr)由最优静态气动效率Cpopt|ωr、最优静态叶尖速比λopt|ωr、最优静态桨距角βopt|ωr限定。具体实施时，静态最优工作点(λopt|ωr、βopt|ωr)附近，即对每一个风速
Figure BDA0003364834440000122
在风轮转速ωr、桨距角βopt|ωr附近的小范围区间。
在步骤S202中，对动态三维数组Cpd(V,ωr,β)作如下处理：将同一风速、不同转速和桨距角对应的结果处理为风轮气动效率(Cp)关于叶尖速比(λ)和桨距角(β)的动态二维数组。
在步骤S203中，从各风速对应的动态二维数组Cpd(λ,β)|ωr中查找最大Cp对应的叶尖速比和桨距角，即为对应风速条件下动态的风轮的备选动态气动效率、备选动态叶尖速比和备选动态桨距角。
相应的其他步骤可参照实施例1对应实现，此处不再赘述。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种风力机组的功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取速度信息，所述速度信息包括风速或所述风力机组的风轮转速；
根据所述速度信息查询目标查找表以得到第一最优桨距角和第一最优增益，所述目标查找表为最优桨距角和最优增益查找表；
控制器根据所述第一最优增益更新内部的最优增益，并发出最优桨距角调整指令；
基于更新的最优增益Kdynopt和当前所述风力机组的转速ωg，所述控制器向变流器发出转矩调整指令，其中，所述转矩
Figure FDA0003364834430000011
2.如权利要求1所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，在所述获取速度信息之前，所述功率控制方法还包括以下步骤：
基于数值仿真构建所述目标查找表。
3.如权利要求2所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述基于数值仿真构建所述目标查找表，包括：
基于静态仿真获取最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角；
基于动态仿真根据所述最优静态气动效率、所述最优静态叶尖速比、所述最优静态桨距角获取不同风轮转速或不同风速下的最优动态气动效率、最优动态叶尖速比、最优动态桨距角；
基于不同风轮转速下或不同风速下的所述最优动态气动效率、最优动态叶尖速比获取对应的动态最优增益；
构建所述目标查找表。
4.如权利要求3所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述基于静态仿真获取最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角，包括：
S101、获取所述风力机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的三维数组；
S102、获取所述风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的二维数组；
S103、获取所述风轮的备选静态气动效率、备选静态叶尖速比和备选静态桨距角，所述备选静态气动效率为每一所述转速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的静态气动效率，所述备选静态叶尖速比为每一所述转速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的所述叶尖速比，所述备选静态桨距角为每一所述转速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的所述桨距角；
S104、判断备选静态桨距角是否处于第一预设范围内，若是，则执行步骤S105，若否，则返回步骤S101；
S105、将所述备选静态气动效率作为所述最优静态气动效率，将所述备选静态叶尖速比作为所述最优静态叶尖速比，将所述备选静态桨距角作为所述最优静态桨距角。
5.如权利要求4所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述基于动态仿真根据所述最优静态气动效率、所述最优静态叶尖速比、所述最优静态桨距角获取最优动态气动效率、最优动态叶尖速比、最优动态桨距角，包括：
S201、在目标区间内对所述风力机组进行动态仿真，以获取所述风力机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的动态三维数组，所述目标区间为静态最优工作点附近的预设区间，所述静态最优工作点由所述最优静态气动效率、所述最优静态叶尖速比、所述最优静态桨距角限定；
S202、获取所述风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的动态二维数组；
S203、获取所述风轮的备选动态气动效率、备选动态叶尖速比和备选动态桨距角，所述备选动态气动效率为每一所述转速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的动态气动效率，所述备选动态叶尖速比为每一所述转速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的所述叶尖速比，所述备选动态桨距角为每一所述转速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的所述桨距角；
S204、判断所述备选动态叶尖速比、所述备选动态桨距角是否处于第二预设范围内，若是，则执行步骤S205，若否，则返回步骤S201；
S205、将所述备选动态气动效率作为所述最优动态气动效率，将所述备选动态叶尖速比作为所述最优动态叶尖速比，将所述备选动态桨距角作为所述最优动态桨距角。
6.如权利要求3所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述基于静态仿真获取最优静态气动效率、最优静态叶尖速比、最优静态桨距角，包括：
S101、获取所述风力机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的三维数组；
S102、获取所述风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的二维数组；
S103、获取所述风轮的备选静态气动效率、备选静态叶尖速比和备选静态桨距角，所述备选静态气动效率为每一所述风速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的静态气动效率，所述备选静态叶尖速比为每一所述风速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的所述叶尖速比，所述备选静态桨距角为每一所述风速对应的所述二维数组中最大风轮气动效率对应的所述桨距角；
S104、判断备选静态桨距角是否处于第一预设范围内，若是，则执行步骤S105，若否，则返回步骤S101；
S105、将所述备选静态气动效率作为所述最优静态气动效率，将所述备选静态叶尖速比作为所述最优静态叶尖速比，将所述备选静态桨距角作为所述最优静态桨距角。
7.如权利要求6所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述基于动态仿真根据所述最优静态气动效率、所述最优静态叶尖速比、所述最优静态桨距角获取最优动态气动效率、最优动态叶尖速比、最优动态桨距角，包括：
S201、在目标区间内对所述风力机组进行动态仿真，以获取所述风力机组的风轮气动效率关于风速、转速和桨距角的动态三维数组，所述目标区间为静态最优工作点附近的预设区间，所述静态最优工作点由所述最优静态气动效率、所述最优静态叶尖速比、所述最优静态桨距角限定；
S202、获取所述风轮气动效率关于叶尖速比和桨距角的动态二维数组；
S203、获取所述风轮的备选动态气动效率、备选动态叶尖速比和备选动态桨距角，所述备选动态气动效率为每一所述风速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的动态气动效率，所述备选动态叶尖速比为每一所述风速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的所述叶尖速比，所述备选动态桨距角为每一所述风速对应的所述动态二维数组中最大风轮气动效率对应的所述桨距角；
S204、判断所述备选动态叶尖速比、所述备选动态桨距角是否处于第二预设范围内，若是，则执行步骤S205，若否，则返回步骤S201；
S205、将所述备选动态气动效率作为所述最优动态气动效率，将所述备选动态叶尖速比作为所述最优动态叶尖速比，将所述备选动态桨距角作为所述最优动态桨距角。
8.如权利要求5或7所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述获取动态最优增益，包括：
按照以下公式获取所述动态最优增益：
Figure FDA0003364834430000041
其中，Kdynopt|ωr表征所述动态最优增益，Cpdynopt|ωr表征所述最优动态气动效率，λdynopt|ωr表征所述最优动态叶尖速比，ρ表征空气密度，G表征齿轮箱传动比，R表征风轮半径。
9.如权利要求5或7所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述目标查找表以所述风轮转速为查表自变量，所述目标查找表存储与所述风轮转速对应的所述动态最优桨距角和所述动态最优增益；
或，所述目标查找表以所述风速为查表自变量，所述目标查找表存储与所述风速对应的所述动态最优桨距角和所述动态最优增益。
10.如权利要求5或7所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述目标区间为与所述静态最优工作点相比，所述风速处于区间[-2m/s,2m/s]，并且所述桨距角处于区间[-1°,1°]。
11.如权利要求1所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，在所述风力机组的功率小于额定功率时，执行所述控制器根据所述第一最优增益更新内部的最优增益，并发出最优桨距角调整指令的步骤。
12.如权利要求2所述的风力机组的功率控制方法，其特征在于，所述数值仿真包括基于风力机组气动弹性仿真软件进行数值仿真。
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