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一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置

阅读：827发布：2020-05-15

IPRDB可以提供一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置，包括：获取风力发电机组的实际功率；如果风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应的控制；其中，功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，角度-风能利用系数曲线为：表示桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。由此，基于功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应控制，提高了风力发电机组的风能捕获能力。，下面是一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法，其特征在于，包括：获取风力发电机组的实际功率；

如果所述风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与所述实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

其中，所述功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，所述角度-风能利用系数曲线为：表示所述桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：确定所述区域I与区域II间过渡区域的功率为第一功率；

如果所述实际功率小于所述第一功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域I内。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：确定区域II和所述区域III间过渡区域的功率为第二功率，所述区域III与区域IV间过渡区域的功率为第三功率；

如果所述实际功率大于所述第二功率且所述实际功率小于所述第三功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域III内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果所述风力发电机组运行于所述区域I内预先确定的突变区域或者所述区域III内预先确定的突变区域，则利用与所述实际功率对应的突变区域内的第四功率和第五功率进行插值计算，以获取目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

其中，所述第四功率为与所述实际功率对应的突变区域内最大的运行功率，所述第五功率为与所述实际功率对应的突变区域内最小的运行功率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述突变区域的预先确定过程包括：将所述角度-风能利用系数曲线进行分段，以获取与所述桨距角度对应的N条连续的分段曲线，N为正整数；

按照预设标准分别在第i条分段曲线选取第一过渡点，在第i+1条分段曲线上选取第二过渡点，i为正整数，且1≤i≤N；

确定所述第一过渡点和所述第二过渡点间的曲线为突变区域。

6.一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制装置，其特征在于，所述装置包括获取模块和第一控制模块，其中：所述获取模块，用于获取风力发电机组的实际功率；

所述第一控制模块，用于如果所述风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与所述实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括第一确定单元，其中：所述第一确定单元，用于确定所述区域I与区域II间过渡区域的功率为第一功率；

如果所述实际功率小于所述第一功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域I内。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括第二确定单元，其中：所述第二确定单元，用于确定区域II和所述区域III间过渡区域的功率为第二功率，所述区域III与区域IV间过渡区域的功率为第三功率；

如果所述实际功率大于所述第二功率且所述实际功率小于所述第三功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域III内。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二控制模块，其中：所述第二控制模块，用于如果所述风力发电机组运行于所述区域I内预先确定的突变区域或者所述区域III内预先确定的突变区域，则利用与所述实际功率对应的突变区域内的第四功率和第五功率进行插值计算，以获取目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

其中，所述第四功率为与所述实际功率对应的突变区域内最大的运行功率，所述第五功率为与所述实际功率对应的突变区域内最小的运行功率。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二控制模块包括第三确定单元，其中：所述第三确定单元，用于将所述角度-风能利用系数曲线进行分段，以获取与所述桨距角度对应的N条连续的分段曲线，N为正整数；

按照预设标准分别在第i条分段曲线选取第一过渡点，在第i+1条分段曲线上选取第二过渡点，i为正整数，且1≤i≤N；

确定所述第一过渡点和所述第二过渡点间的曲线为突变区域。

说明书全文

一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电机组控制技术领域，更具体地说，涉及一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置。

背景技术

[0002] 现有商用变速变桨风力发电机组，通常采用如图1所示的转速转矩控制原理，以实现对风力发电机组的控制。

[0003] 具体来说，将风力发电机组的运行分为4个控制区域，其中，区域I为恒转速控制，区域II为最大风能捕获控制，区域III为恒转速控制，区域IV为恒功率控制。区域I、区域II和区域III为非全功率控制区域，区域IV为全功率控制区域。

[0004] 当风力发电机组的叶片为典型叶片，且其在传统定义的最佳桨距角度0°，即传统最优桨距角度的状态下，叶尖速比λ与风能利用系数Cp之间的关系，即最优风能利用系数曲线，如图2所示。现有技术通常以区域II的控制为重点，以将风力发电机组的运行状态维持在如图2中所示的最大风能利用系数点Cp(λopt，β0)附近为目标，从而获取最大风能。其中，λopt表示最大风能利用系数点的叶尖速比，β0表示最大风能利用系数点的桨距角度。但是如图3所示，在非全功率控制区域内，区域I和区域III所占比例并不比区域II小。因此，提高区域I和区域III的风能捕获能力对风力发电机组发电效率的提升也具有重要影响。然而，目前并没有用以提高区域I和区域III的风能捕获能力的技术方案。

[0005] 综上所述，现有技术缺少一种提高区域I和区域III的风能捕获能力的技术方案。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置，以提高区域I和区域III的风能捕获能力。

[0007] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0008] 一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法，包括：

[0009] 获取风力发电机组的实际功率；

[0010] 如果所述风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与所述实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

[0011] 其中，所述功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，所述角度-风能利用系数曲线为：表示所述桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。

[0012] 优选的，所述方法包括：

[0013] 确定所述区域I与区域II间过渡区域的功率为第一功率；

[0014] 如果所述实际功率小于所述第一功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域I内。

[0015] 优选的，所述方法包括：

[0016] 确定区域II和所述区域III间过渡区域的功率为第二功率，所述区域III与区域IV间过渡区域的功率为第三功率；

[0017] 如果所述实际功率大于所述第二功率且所述实际功率小于所述第三功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域III内。

[0018] 优选的，所述方法还包括：

[0019] 如果所述风力发电机组运行于所述区域I内预先确定的突变区域或者所述区域III内预先确定的突变区域，则利用与所述实际功率对应的突变区域内的第四功率和第五功率进行插值计算，以获取目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

[0020] 其中，所述第四功率为与所述实际功率对应的突变区域内最大的运行功率，所述第五功率为与所述实际功率对应的突变区域内最小的运行功率。

[0021] 优选的，所述突变区域的预先确定过程包括：

[0022] 将所述角度-风能利用系数曲线进行分段，以获取与所述桨距角度对应的N条连续的分段曲线，N为正整数；

[0023] 按照预设标准分别在第i条分段曲线选取第一过渡点，在第i+1条分段曲线上选取第二过渡点，i为正整数，且1≤i≤N；

[0024] 确定所述第一过渡点和所述第二过渡点间的曲线为突变区域。

[0025] 一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制装置，所述装置包括获取模块和第一控制模块，其中：

[0026] 所述获取模块，用于获取风力发电机组的实际功率；

[0027] 所述第一控制模块，用于如果所述风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与所述实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

[0028] 其中，所述功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，所述角度-风能利用系数曲线为：表示所述桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。

[0029] 优选的，所述控制模块包括第一确定单元，其中：

[0030] 所述第一确定单元，用于确定所述区域I与区域II间过渡区域的功率为第一功率；

[0031] 如果所述实际功率小于所述第一功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域I内。

[0032] 优选的，所述控制模块包括第二确定单元，其中：

[0033] 所述第二确定单元，用于确定区域II和所述区域III间过渡区域的功率为第二功率，所述区域III与区域IV间过渡区域的功率为第三功率；

[0034] 如果所述实际功率大于所述第二功率且所述实际功率小于所述第三功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域III内。

[0035] 优选的，所述装置还包括第二控制模块，其中：

[0036] 所述第二控制模块，用于如果所述风力发电机组运行于所述区域I内预先确定的突变区域或者所述区域III内预先确定的突变区域，则利用与所述实际功率对应的突变区域内的第四功率和第五功率进行插值计算，以获取目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

[0037] 其中，所述第四功率为与所述实际功率对应的突变区域内最大的运行功率，所述第五功率为与所述实际功率对应的突变区域内最小的运行功率。

[0038] 优选的，所述第二控制模块包括第三确定单元，其中：

[0039] 所述第三确定单元，用于将所述角度-风能利用系数曲线进行分段，以获取与所述桨距角度对应的N条连续的分段曲线，N为正整数；

[0040] 按照预设标准分别在第i条分段曲线选取第一过渡点，在第i+1条分段曲线上选取第二过渡点，i为正整数，且1≤i≤N；

[0041] 确定所述第一过渡点和所述第二过渡点间的曲线为突变区域。

[0042] 本发明提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置，包括：获取风力发电机组的实际功率；如果风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应的控制；其中，功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，角度-风能利用系数曲线为：表示桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。由此，基于功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应控制，从而提高了风力发电机组的风能捕获能力。

附图说明

[0043] 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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0044] 图1为现有技术的变速变桨风力发电机组采用的转速转矩控制原理的示意图；

[0045] 图2为现有技术的变速变桨风力发电机组的最优风能利用系数曲线示意图；

[0046] 图3为现有技术的变速变桨风力发电机组在不同控制区域中叶尖速比、风能利用系数及输出功率关系曲线示意图；

[0047] 图4为本发明实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法的流程图；

[0048] 图5为本发明实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法中不同桨距角度对应的风能利用系数曲线示意图；

[0049] 图6为本发明实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法中对比采用本发明提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法前后区域I和区域III风能利用系数及功率输出变化示意图；

[0050] 图7为本发明实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法中角度-风能利用系数曲线示意图；

[0051] 图8为本发明实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法中将风力发电机组的控制区域分转折点示意图；

[0052] 图9为本发明实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法中突变区域的预先确定过程的流程图。

具体实施方式

[0053] 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。

[0054] 请参阅图4，其示出了本发明实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法的流程图，可以包括以下步骤：

[0055] 步骤S41：获取风力发电机组的实际功率。

[0056] 步骤S42：如果风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应的控制。

[0057] 需要说明的是，区域I和区域III的定义与背景技术中相关定义一致。另外，利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应的控制，可以是：将风力发电机组运行时的桨距角度调整成目标桨距角度。

[0058] 其中，功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，角度-风能利用系数曲线为：表示桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。

[0059] 需要说明的是，利用功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，可以是：根据角度-风能利用系数曲线上每个点的风能利用系数和叶尖速比计算该点的运行功率，确定与实际功率相等的运行功率对应的点，并确定该点对应的桨距角度为目标桨距角度。

[0060] 本发明提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法，包括：获取风力发电机组的实际功率；如果风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应的控制；其中，功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，角度-风能利用系数曲线为：表示桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。请参阅图5，其示出了风力发电机组的不同桨距角度对应的风能利用系数曲线，其横坐标λ表示叶尖速比，纵坐标Cp表示风能利用系数。以安装图5所示的叶片气动特性的叶片的2MW变速变桨风力发电机组为例，对比采用本实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法前后在区域I和区域III内风能利用系数及功率输出的变化。如图6所示，通过本实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法，在叶尖速比不变的情况下，通过调整桨距角度可显著提高区域I和区域III的风能利用系数，从而提高其功率输出及风能捕获能力。由于该技术方案只与叶片气动特性相关，因此，上述实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法适用于各种气候环境下运行的变速变桨风力发电机组。

[0061] 需要说明的是，可以通过以下方式获取角度-风能利用系数曲线：根据风力发电机组采用的叶片对应的叶片气动特性，计算传统最优桨距角度上下一定范围内不同桨距角度对应的风能利用系数和叶尖速比。其中，一定范围可以人为设定；而上述计算可通过利用专业软件对开发商提供的原始数据进行计算实现。根据叶片气动特性选择桨距角度间隔，桨距角度间隔可人为设定。为更直观描述该实施方案，选取1度作为桨距角度，以图5所示叶片气动特性的叶片为例进行说明。按照叶尖速比从大到小的顺序找出不同桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，得到图7所示由粗箭头曲线组成的角度-风能利用系数曲线。

[0062] 根据动量理论，风力发电机组所捕获的风能可表示为下列公式：

[0063]

[0064] 其中，ρ为实际空气密度，Cp为风能利用系数，β为桨距角度，λ为叶尖速比，v为风速，R为风力发电机组的风轮半径。需要说明的是，本发明具体实施方式中不同位置的同一符号所代表的含义相同。

[0065] 叶尖速比关系式可表示为下列公式：

[0066]

[0067] 其中，ω为风力发电机组的风轮转速。

[0068] 结合以上两个公式，可得：

[0069]

[0070] 当风力发电机组和其运行环境一定的条件下，空气密度、风速以及风轮半径为不可控参数，只能通过提高风能利用系数来提高风力发电机组的风能捕获能力。

[0071] 而风能利用系数为桨距角度、风轮转速以及风速的相关函数，可表示为：

[0072] Cp＝f(β，ω，v)

[0073] 当风力发电机组和其运行环境一定时，桨距角度与风速及风轮转速均无直接关系，因此本发明从风力发电机组的桨距角度变化对风能利用系数的影响方面提出技术方案，以确保在区域I和区域III内，风力发电机组均处于最大风能捕获能力的运行状态。另外，需要说明的是，在非全功率区域(区域I、区域II和区域III)，风速与风轮转速决定叶尖速比。

[0074] 且，分析图5可知，在区域I内，随着叶尖速比增大，越大桨距角度对应的风能利用系数越大。在区域III内，随着叶尖速比减小，不同桨距角度对应的风能利用系数交替出现极大值。如：当进入区域III后，随着叶尖速比降低，传统最优桨距角度对应的风能利用系数逐渐降低，-1度桨距角度对应的风能利用系数出现极大值；叶尖速比接着降低，-1度桨距角度对应的风能利用系数逐渐降低，-2度桨距角度对应的风能利用系数出现极大值；叶尖速比继续降低，-1度桨距角度对应的Cp值再次成为极大值；之后随着叶尖速比降低，越大桨距角度对应的Cp值越大。由于叶片气动特性的影响，不同叶片在非全功率区间出现风能利用系数的极大值对应的数值有所不同，但都有相同的变化趋势。

[0075] 需要说明的是，上述实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法中，确定风力发电机组是否运行于区域I内，可通过以下步骤实现：

[0076] 确定区域I与区域II间过渡区域的功率为第一功率。

[0077] 可通过下式计算第一功率：

[0078]

[0079] 其中，PI-II为第一功率表示第一功率，w1为区域I的目标风轮转速。

[0080] 如果实际功率小于第一功率，则确定风力发电机组运行于区域I内。

[0081] 确定风力发电机组是否运行于区域III内，可通过以下步骤实现：

[0082] 确定区域II和区域III间过渡区域的功率为第二功率，区域III与区域IV间过渡区域的功率为第三功率。

[0083] 可通过下式计算第二功率：

[0084]

[0085] 其中，PII-III表示第二功率，w3表示区域III的目标风轮转速。可以采用同样方式计算第三功率，区别仅仅在于上式中的w3采用区域IV的目标风轮转速。

[0086] 如果实际功率大于第二功率且实际功率小于第三功率，则确定风力发电机组运行于区域III内。

[0087] 将风力发电机组的控制区域分转折点，如图8所示，其中PI-II为第一功率，PII-III为第二功率，PIII-IV为第三功率。通过上述步骤判断风力发电机组是否运行于区域I或者区域III内，可保证上述实施例相关步骤的顺利实现。

[0088] 另外，上述实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法还可以包括：

[0089] 如果风力发电机组运行于区域I内预先确定的突变区域或者区域III内预先确定的突变区域，则利用与实际功率对应的突变区域内的第四功率和第五功率进行插值计算，以获取目标桨距角度，并利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应的控制；

[0090] 其中，第四功率为与实际功率对应的突变区域内最大的运行功率，第五功率为与实际功率对应的突变区域内最小的运行功率。

[0091] 由此，能够避免在不同桨距角度对应的风能利用系数曲线过渡处的桨距角度变化出现突变，保障了系统的稳定性。请参阅图9，其示出了上述实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法中突变区域的预先确定过程的流程图，可以包括以下步骤：

[0092] S91：将角度-风能利用系数曲线进行分段，以获取与桨距角度对应的N条连续的分段曲线，N为正整数。

[0093] 需要说明的是，可以根据预先确定的桨距角度间隔对角度-风能利用系数曲线进行分段，例如，相邻两分段曲线对应的角度分别为1度和2度，则桨距角度间隔即为1度。

[0094] S92：按照预设标准分别在第i条分段曲线选取第一过渡点，在第i+1条分段曲线上选取第二过渡点，i为正整数，且1≤i≤N。

[0095] 根据预先确定的桨距角度间隔，在相邻两段分段曲线上选择合适点作为过渡点，选取原则为：在保证桨距角度变化尽量平滑的前提下，使得第一过渡点和第二过渡点之间的曲线尽量短。

[0096] S93：确定第一过渡点和第二过渡点间的曲线为突变区域。

[0097] 基于图7，举例说明上述步骤：如果风力发电机组运行在区域I内，2度桨距角度对应分段曲线上包括第一过渡点AB1，1度桨距角度对应的分段曲线上包括第一过渡点CB1和第二过渡点AB2，0度桨距角对应的分段曲线上包括第二过渡点CB2。其中，“第一”、“第二”等可以表示分类。通过下列公式分别计算点AB1对应的运行功率和点AB2对应的运行功率：

[0098]

[0099] 其中，PAB1表示点AB1对应的运行功率，Cp-AB1表示点AB1对应的风能利用系数，λAB1表示点AB1对应的叶尖速比；PAB2表示点AB2对应的运行功率，Cp-AB2表示点AB2对应的风能利用系数，λAB2表示点AB2对应的叶尖速比。以同样方式可分别计算出点CB1对应的运行功率PCB1、点CB2对应的运行功率PCB2。

[0100] Pm表示实际功率。当Pm小于PAB1时，目标桨距角度为2度。当Pm小于PCB1且大于PAB2时，目标桨距角度为1度。当Pm大于PAB1且小于PAB2时，通过下列插值公式计算目标桨距角度：

[0101]

[0102] 其中，β表示目标桨距角度，β1表示1度，β2表示2度。

[0103] 当Pm大于PCB2时，目标桨距角度为0度。当Pm小于PCB1且大于PAB2时，目标桨距角度为1度。当Pm大于PCB1且小于PCB2时，通过下列插值公式计算目标桨距角度：

[0104]

[0105] 其中，β0表示0度。

[0106] 如果风力发电机组运行在区域III内，采用上述方式确定目标桨距角度。

[0107] 本发明实施例还提供了一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制装置，可以包括获取模块和第一控制模块，其中：

[0108] 获取模块，用于获取风力发电机组的实际功率；

[0109] 第一控制模块，用于如果风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应的控制；

[0110] 其中，功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，角度-风能利用系数曲线为：表示桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。

[0111] 需要说明的是，上述实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制装置中的控制模块可以包括第一确定单元和第二确定单元，其中：

[0112] 第一确定单元，用于确定区域I与区域II间过渡区域的功率为第一功率；

[0113] 如果实际功率小于第一功率，则确定风力发电机组运行于区域I内。

[0114] 第二确定单元，用于确定区域II和区域III间过渡区域的功率为第二功率，区域III与区域IV间过渡区域的功率为第三功率；

[0115] 如果实际功率大于第二功率且实际功率小于第三功率，则确定风力发电机组运行于区域III内。

[0116] 另外，上述实施例提供的一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制装置还可以包括第二控制模块，其中：

[0117] 第二控制模块，用于如果风力发电机组运行于区域I内预先确定的突变区域或者区域III内预先确定的突变区域，则利用与实际功率对应的突变区域内的第四功率和第五功率进行插值计算，以获取目标桨距角度，并利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应的控制；

[0118] 其中，第四功率为与实际功率对应的突变区域内最大的运行功率，第五功率为与实际功率对应的突变区域内最小的运行功率。

[0119] 需要说明的是，第二控制模块可以包括第三确定单元，其中：

[0120] 第三确定单元，用于将角度-风能利用系数曲线进行分段，以获取与桨距角度对应的N条连续的分段曲线，N为正整数；

[0121] 按照预设标准分别在第i条分段曲线选取第一过渡点，在第i+1条分段曲线上选取第二过渡点，i为正整数，且1≤i≤N；

[0122] 确定第一过渡点和第二过渡点间的曲线为突变区域。

[0123] 由此，基于功率-角度对应关系确定与实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，利用目标桨距角度对风力发电机组进行相应控制，从而使得风力发电机组的风能利用系数达到与实际功率对应的最大值，提高其风能捕获能力。

[0124] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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一种实时监测风电机组运行时的风能利用偏差的方法-专利编号CN103696913B	2020-05-11	838
一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置-专利编号CN104696161B	2020-05-12	1037
用于风力发电机组的故障检测方法及装置-专利编号CN105508149A	2020-05-14	327
一种风力发电机组的最大功率点跟踪方法-专利编号CN101272121B	2020-05-13	762
一种基于β锥角的风力机叶素动量修正方法-专利编号CN106762409B	2020-05-13	468
用于风力发电机组的故障检测方法及装置-专利编号CN105508149B	2020-05-12	345
一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置-专利编号CN104696161A	2020-05-15	826
一种实时监测风电机组运行时的风能利用偏差的方法-专利编号CN103696913A	2020-05-11	220
一种风力发电机组的最大功率点跟踪方法-专利编号CN101272121A	2020-05-15	608
一种无风速传感器风电机组功率追踪方法-专利编号CN109356799A	2020-05-14	1006

一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置

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