多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法
专利汇可以提供多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种多台 风 电机 组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法，属于风电机组领域，多台风电机组包括连接至同一变频交流 母线 的M台并联运行的风电机组，还包括：与变频交流母线连接的机侧变流器；实时风速采集模 块 ，用于采集M台风电机组的实时风速；最大 风能 输出 控制器 ，与实时风速采集模块连接，用于根据实时 风速计 算出能获得最佳风能输出的 风 力 机群同一转速ωopt；机侧控制器，用于根据最佳的同一转速ωopt控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电；变桨控制器，用于输出各台风力机的桨距 角 控制值，使各台风电机组发电功率不超过额定功率值。本发明能够减少风机并联运行过程中的风能损失，且避免了各台风电机组的输出功率超过额定值。，下面是多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种用于多台风电机组并联运行的功率控制系统，所述多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组，其特征在于，还包括：
与所述变频交流母线连接的机侧变流器；
实时风速采集模块，用于采集所述M台风电机组的实时风速；
最大风能输出控制器，与实时风速采集模块连接，用于根据实时风速计算出能获得最佳风能输出的风力机群同一转速ωopt；
机侧控制器，用于根据最佳的同一转速ωopt控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电；
变桨控制器，用于判断各台风力机的输出功率是否超过额定功率值并以此输出各台风力机的桨距角控制值。
2.根据权利要求1所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统，其特征在于，最大风能输出控制器存储有运行计算最佳的风力机群同一转速ωopt的计算机程序，所述计算机程序运行时实现如下步骤：
1)计算各台风力机的功率输出公式：
式(1)中，Pt为风力机输出的功率，A为叶片扫掠面积，ρ为空气密度，V为风速，Cp为风能利用系数，是叶尖速比和桨距角的函数，V为实时风速：
式(2)中，β为桨距角，λ为叶尖速比，可表示为：
式(3)中，ωt为风力机转速，R为叶片长度。
2)考虑到桨距角β＝0时，风力机的风能利用系数Cp最大，故可将式(2)中的桨距角β置0，同时通过曲线拟合算法将式(2)简化为如下(4)所示的五次幂多项式：
CP'(λ)＝a0+a1λ+a2λ2+a3λ3+a4λ4+a5λ5 (4)
式(4)中，a0～a5为拟合多项式的系数；
3)由上述步骤1)、2)可知，M台并联运行的风电机组总输出功率如下：
4)由式(5)可知，当各台风力机处风速已知的情况下，风电机组总输出功率仅与风电机群同一转速ωt有关，因此可通过对M台风电机组总输出功率求导，求导公式如下：
对上式(6)中的四次五项式求根，即可得出最佳的风电机群同一转速ωopt。
3.根据权利要求1或2所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统，其特征在于，还包括与N台风力机连接的电压传感器和电流传感器，用于采集各风力机的三相电压和电流值并输入变桨控制器。
4.根据权利要求3所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统，其特征在于，所述变桨控制器用于根据实时采集的各台风电机组机侧的三相电压、电流值，计算出各台风电机组的实时功率，并与机组的额定功率作比较：当机组的输出功率小于额定值时，机组的桨距角β置0，其继续运行于最佳风能捕获状态；当某台机组的输出功率大于额定值时，两者作差经过PID控制器调节输出合适的桨距角控制值，使得该台机组输出功率维持在额定值。
5.一种用于多台风电机组并联运行的功率控制方法，所述多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组，其特征在于，包括：
S1：首先采集连接至同一条变频交流母线上M台风电机组的实时风速；
S2：通过最大风能输出控制模块计算出最佳的风力机群同一转速ωopt，用于控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电；获得M台风电机组最大的风能输出；
S3：通过变桨控制器输出各台风力机的桨距角控制值，使各台风电机组发电功率不超过额定功率值。
6.根据权利要求5所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制方法，其特征在于，所述步骤S2中最佳的同一转速ωopt的计算方法，包括如下步骤：
1)计算各台风力机的功率输出公式：
式(1)中，Pt为风力机输出的功率，A为叶片扫掠面积，ρ为空气密度，V为风速，Cp为风能利用系数，是叶尖速比和桨距角的函数，V为实时风速：
式(2)中，β为桨距角，λ为叶尖速比，可表示为：
式(3)中，ωt为风力机转速，R为叶片长度。
2)考虑到桨距角β＝0时，风力机的风能利用系数Cp最大，故可将式(2)中的桨距角β置0，同时通过曲线拟合算法将式(2)简化为如下(4)所示的五次幂多项式：
CP'(λ)＝a0+a1λ+a2λ2+a3λ3+a4λ4+a5λ5 (4)
式(4)中，a0～a5为拟合多项式的系数；
3)由上述步骤1)、2)可知，M台并联运行的风电机组总输出功率如下：
4)由式(5)可知，当各台风力机处风速已知的情况下，风电机组总输出功率仅与风电机群同一转速ωt有关，因此可通过对M台风电机组总输出功率求导，求导公式如下：
对上式(6)中的四次五项式求根，即可得出最佳的风电机群同一转速ωopt。
7.根据权利要求5或6所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制方法，其特征在于，所述S3步骤中，实时采集各台风电机组机侧的三相电压、电流值，计算出的各台风电机组的实时功率，与机组的额定功率作比较：当机组的输出功率小于额定值时，机组的桨距角β置0，其继续运行于最佳风能捕获状态；当某台机组的输出功率大于额定值时，两者作差经过PID控制器调节输出合适的桨距角控制值，使得该台机组输出功率维持在额定值。
8.根据权利要求4至7任一所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制方法，其特征在于，所述的最佳的风力机群同一转速ωopt，其范围∈[ωmin,ωmax]，其中ωmin为0，ωmax为发电机的额定转速。
9.一种多台风电机组并联运行的发电系统，包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组，其特征在于，还包括权利要求1至5任一所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统。
多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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