最優(yōu)控制原理

對于變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)風(fēng)速在額定風(fēng)速以下時(shí)，通過控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得最大的風(fēng)能利用系數(shù)；當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)（此時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，值恒定），通過變槳減少風(fēng)輪吸收的功率，使輸出功率恒定。當(dāng)然，由于變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能跟隨上快速變化的風(fēng)，因此允許發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速瞬時(shí)升高，將瞬變的風(fēng)能以風(fēng)輪動(dòng)能的形式存儲起來，風(fēng)速降低時(shí)，再將動(dòng)能釋放出來，從而使輸出功率恒定（此時(shí)，風(fēng)能被捕獲，但是沒有被完全轉(zhuǎn)換成電能）。

如圖1所示為風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下的轉(zhuǎn)矩-速度特性曲線，圖中ABCFGHL曲線為變速變槳距控制的理想曲線，其中，AB段為風(fēng)機(jī)達(dá)到啟動(dòng)風(fēng)速的啟動(dòng)階段，BCFG階段為在額定風(fēng)速以下追求最大風(fēng)能利用系數(shù)Cp的階段，HL為在額定風(fēng)速以上的恒轉(zhuǎn)矩控制階段，其中QR和S5為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組受機(jī)械及電子器件限制的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速極限（實(shí)際上也就是額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)速），L點(diǎn)為額定功率點(diǎn)，D、E點(diǎn)顯示了風(fēng)機(jī)受到擾動(dòng)而偏離最優(yōu)Cp曲線的情況。

方案效果

功率曲線

Cp曲線

從圖中我們可以看到最優(yōu)控制的功率曲線比查表法要好，很明顯，最優(yōu)控制讓風(fēng)機(jī)停留在最佳的區(qū)間要大于查表法控制。