永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置。该方法包括：将发电机的实际铜损功率和发电机的理论铜损功率相减得到发电机的铜损功率差值；根据所述发电机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补偿，以使发电机的输出有功功率保持在额定值。本发明专利技术提供的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置，根据发电机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补偿，即对发电机的给定电磁有功功率进行补偿，使得发电机的输出有功功率保持在额定值，进而使得风力发电机组的并网净上网有功功率保持在额定值，避免了超发或欠发现象，提高了发电效率和发电量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风电
，尤其涉及一种永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置。
技术介绍
传统永磁直驱风力发电机组中，永磁直驱风力发电机的电磁有功功率Pe减去发电机本身的铜损功率Pcu即为发电机的输出有功功率Poutput，发电机的输出有功功率Poutput减去风力发电机组自用损耗功率Ploss，即为风力发电机组的并网净上网有功功率Pgrid_output。在永磁直驱风力发电机组运行过程中，永磁直驱风力发电机一般采用矢量控制，即风力发电机组主控制器通过控制发电机的转速n和电磁扭矩Te到额定值，使得发电机的电磁有功功率Pe＝Te*ωm＝Te*2πn/60达到额定值，进而使得发电机的输出有功功率Poutput达到额定值，风力发电机组的并网净上网有功功率Pgrid_output达到额定值。但在永磁直驱风力发电机组实际运行过程中，发电机定子绕组的电阻值随温度的增加(降低)而增加(降低)，从而使得额定运行时发电机本身的铜损功率相对于理论额定铜损功率出现漂移，由于发电机的电磁有功功率处于额定值，根据能量守恒定率，发电机的输出有功功率将出现漂移，进而风力发电机组的并网净上网有功功率将出现飘移，出现超发或欠发现象，降低发电效率和发电量。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置，使得发电机的输出有功功率保持在额定值，进而使得风力发电机组的并网净上网有功功率保持在额定值，避免了超发或欠发现象，提高了发电效率和发电量。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法，包括：将发电机的实际铜损功率和发电机的理论铜损功率相减得到发电机的铜损功率差值；根据所述发电机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补偿，以使发电机的输出有功功率保持在额定值。另一方面，本专利技术提供一种永磁直驱风力发电机输出有功功率控制装置，包括：铜损功率差值计算模块，用于将发电机的实际铜损功率和发电机的理论铜损功率相减得到发电机的铜损功率差值；给定电磁扭矩补偿模块，用于根据所述发电机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补偿，以使发电机的输出有功功率保持在额定值。本专利技术实施例的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置，根据发电机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补偿，即对发电机的给定电磁有功功率进行补偿，使得发电机的输出有功功率保持在额定值，进而使得风力发电机组的并网净上网有功功率保持在额定值，避免了超发或欠发现象，提高了发电效率和发电量。附图说明图1为永磁直驱风力发电机组的拓扑结构示意图；图2为永磁直驱风力发电机组的功率损耗情况示意图；图3为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法一个实施例的流程示意图；图4为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法又一个实施例的流程示意图；图5为图4所示实施例中步骤S405一种可行实施方式的逻辑示意图；图6为图4所示实施例中步骤S405另一种可行实施方式的逻辑示意图；图7为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制装置一个实施例的结构示意图；图8为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制装置又一个实施例的结构示意图。具体实施方式在对本专利技术的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置进行描述之前，先来介绍一下永磁直驱风力发电机组的拓扑结构以及功率损耗情况。图1为永磁直驱风力发电机组的拓扑结构示意图。如图1所示，叶轮11直接驱动永磁直驱风力发电机12运行，永磁直驱风力发电机12输出端连接发电机侧Du/Dt滤波器13，发电机侧Du/Dt滤波器13输出端与发电机侧三相逆变器14相连，发电机侧三相逆变器14、直流侧支撑电容15、网侧三相逆变器16组成了全功率变流系统，网侧三相逆变器16输出端与网侧LCL滤波器17相连，网侧LCL滤波器17输出端并入电网系统18，风力发电机主控制电控系统19通过风力发电机自用电变压器20从电网系统18取电。图2为永磁直驱风力发电机组的功率损耗情况示意图。如图2所示，发电机的电磁有功功率Pe减去发电机的铜损功率Pcu即为发电机的输出有功功率Poutput，发电机的输出有功功率Poutput减去变流器及电缆损耗功率Ploss_converter，即为变流器网侧输出端有功功率，变流器网侧输出端有功功率减去风力发电机主控制电控系统损耗功率Ploss_WTC即为风力发电机组的并网净上网有功功率Pgrid_output。下面结合附图对本专利技术实施例永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置进行详细描述。实施例一图3为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法一个实施例的流程示意图。如图3所示，本实施例的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法，具体可以包括：S301，将发电机的实际铜损功率Pcu_active和发电机的理论铜损功率Pcu_theory相减得到发电机的铜损功率差值Pcu_diff。S302，根据发电机的铜损功率差值Pcu_diff对发电机的给定电磁扭矩Te_ref进行补偿，以使发电机的输出有功功率Poutput保持在额定值。具体的，本实施例通过将发电机的实际铜损功率Pcu_active和发电机的理论铜损功率Pcu_theory相减，得到发电机的铜损功率差值Pcu_diff即发电机的铜损功率漂移。根据发电机的铜损功率漂移对发电机的给定电磁有功功率Pe_ref进行补偿，由于发电机的电磁有功功率Pe＝Te*ωm＝Te*2πn/60，因此可通过对发电机的给定电磁扭矩Te_ref进行补偿，从而实现对发电机的给定电磁有功功率Pe_ref的补偿，抵消发电机的铜损功率漂移，消除因发电机的铜损功率漂移导致的发电机的输出有功功率漂移和风力发电机组的并网净上网有功功率漂移问题，使得发电机的输出有功功率Poutput和风力发电机组的并网净上网有功功率Pgrid_output均保持在额定值，避免超发或欠发现象，提高发电效率和发电量。本实施例的永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法，根据发电机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补偿，即对发电机的给定电磁有功功率进行补偿，使得发电机的输出有功功率保持在额定值，进而使得风力发电机组的并网净上网有功功率保持在额定值，避免了超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法，其特征在于，包括：将发电机的实际铜损功率和发电机的理论铜损功率相减得到发电机的铜损功率差值；根据所述发电机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补偿，以使发电机的输出有功功率保持在额定值。

【技术特征摘要】
1.一种永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法，其特征在于，
包括：
将发电机的实际铜损功率和发电机的理论铜损功率相减得到发电
机的铜损功率差值；
根据所述发电机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补
偿，以使发电机的输出有功功率保持在额定值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将发电机的实
际铜损功率和发电机的理论铜损功率相减得到发电机的铜损功率差值
之前，还包括：
根据发电机定子绕组的实际温度和初始温度下发电机定子绕组的
初始电阻值计算得到发电机定子绕组的实际电阻值；
根据所述发电机定子绕组的实际电阻值和发电机相电流的实际值
计算得到所述发电机的实际铜损功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将发电机的实
际铜损功率和发电机的理论铜损功率相减得到发电机的铜损功率差值
之前，还包括：
根据所述发电机相电流的实际值和发电机端电压的实际值计算得
到发电机的实际输出有功功率；
根据所述发电机的实际铜损功率和所述发电机的实际输出有功功
率计算得到发电机的实际电磁有功功率；
根据所述发电机的实际电磁有功功率和发电机的理论铜损函数计
算得到所述发电机的理论铜损功率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述发电
机的实际电磁有功功率和发电机的理论铜损函数计算得到所述发电机
的理论铜损功率之前，还包括：
根据发电机多个工作点的电磁有功功率和发电机多个工作点的铜
损功率计算得到所述发电机的理论铜损函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述发电
机多个工作点的电磁有功功率和所述发电机多个工作点的铜损功率计
算得到所述发电机的理论铜损函数，包括：
根据所述发电机多个工作点的电磁有功功率和所述发电机多个工

\t作点的铜损功率，采用最小二乘法计算得到所述发电机的理论铜损函数。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根据所述
发电机多个工作点的电磁有功功率和所述发电机多个工作点的铜损功
率计算得到所述发电机的理论铜损函数之前，包括：
根据发电机的理论输出有功功率和转速曲线计算得到发电机多个
工作点的理论输出有功功率和对应的发电机多个工作点的理论转速；
根据所述发电机多个工作点的理论输出有功功率和所述发电机多
个工作点的理论转速计算得到发电机多个工作点的相电流幅值；
根据所述发电机多个工作点的相电流幅值和所述发电机定子绕组
的初始电阻值计算得到所述发电机多个工作点的铜损功率；
根据所述发电机多个工作点的理论输出有功功率和所述发电机多
个工作点的铜损功率计算得到所述发电机多个工作点的电磁有功功率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述发电
机多个工作点的理论输出有功功率和所述发电机多个工作点的理论转
速计算得到发电机多个工作点的相电流幅值，包括：
设定相电流的初始幅值和相电流的初始相位角；
根据所述相电流的初始幅值、所述相电流的初始相位角和所述发电
机多个工作点的理论转速计算得到发电机多个工作点的输出有功功率
和发电机多个工作点的端电压幅值；
当发电机在所述工作点的输出有功功率等于发电机在所述工作点
的理论输出有功功率，且发电机在所述工作点的端电压幅值等于发电机
在所述工作点的理论端电压幅值时，确定此时的相电流初始幅值为发电
机在所述工作点的相电流幅值。
8.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根据所述
发电机多个工作点的电磁有功功率和所述发电机多个工作点的铜损功
率计算得到所述发电机的理论铜损函数之前，包括：
根据发电机的理论电磁扭矩和转速曲线计算得到发电机多个工作
点的理论电磁扭矩和对应的发电机多个工作点的理论转速；
根据所述发电机多个工作点的理论电磁扭矩计算得到发电机多个
工作点的交轴电流；
根据所述发电机多个工作点的交轴电流和所述发电机多个工作点

\t的理论转速计算得到发电机多个工作点的直轴电流；
根据所述发电机多个工作点的交轴电流和所述发电机多个工作点
的直轴电流计算得到发电机多个工作点的相电流幅值；
根据所述发电机多个工作点的相电流幅值和所述发电机定子绕组
的初始电阻值计算得到所述发电机多个工作点的铜损功率；
根据所述发电机多个工作点的理论电磁扭矩和所述发电机多个工
作点的理论转速计算得到所述发电机多个工作点的电磁有功功率。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述发电
机的铜损功率差值对发电机的给定电磁扭矩进行补偿，采用的公式如下：
Te_compensation＝Te_ref+Pcu_diff/ωm；
其中，所述Te_compensation为补偿后发电机的给定电磁扭矩，所述Te_ref为补偿前发电机的给定电磁扭矩，所述Pcu_diff为所述发电机的铜损功率
差值，所述ωm为发电机的机械角速度。
10.一种永磁直驱风力发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瑞，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11