本發(fā)明涉及低速直驅(qū)風電機組控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法。

背景技術(shù)：

目前，風電機組關(guān)鍵技術(shù)指標為發(fā)電性能和可靠性，而發(fā)電性能作為風電機組運營商最為關(guān)心的指標，直接影響風電機組的市場前景。低速直驅(qū)風電機組(Direct-drive windturbine，DDWT)是一種由風輪直接驅(qū)動發(fā)電機運行的風電機組，其發(fā)電機通過全功率變流器直接與電網(wǎng)連接。對于低速直驅(qū)風電機組而言，因為是由風輪直接驅(qū)動發(fā)電機，省去了齒輪箱和高速聯(lián)軸器、其運行時的傳動損耗主要為電氣傳動系統(tǒng)損耗，為此，降低電氣傳動系統(tǒng)的損耗、提高其運行效率對整個風電機組的發(fā)電效率具有積極的作用。

現(xiàn)有技術(shù)中，對低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)通常是基于最優(yōu)轉(zhuǎn)速對發(fā)電機效率進行控制，即發(fā)電機轉(zhuǎn)速根據(jù)風速大小跟蹤最優(yōu)轉(zhuǎn)速點運行，在發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速以下，采用恒磁通控制方式來實現(xiàn)對發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩的控制，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁控制方式來對發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩進行控制。對于上述現(xiàn)有的控制方式，在風電機組處于小風階段時，由于風輪輸入至發(fā)電機的機械功率較小，電氣傳動系統(tǒng)的損耗占總功率的比例較大，同時，在小風階段，風電機組實際轉(zhuǎn)速與最優(yōu)轉(zhuǎn)速的偏差對發(fā)電機輸入的機械功率影響不大，為此，在現(xiàn)有的控制方式下，只以風電機組最優(yōu)轉(zhuǎn)速跟蹤(發(fā)電機輸入機械功率最優(yōu))為控制目標，而忽略電氣傳動系統(tǒng)的電氣效率最優(yōu)控制，導致風電機組在小風階段整體效率并不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)方法簡單、所需成本低、能夠在全功率運行范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率發(fā)電，且控制效率高的低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法，步驟包括：

1)預先建立風電機組電氣傳動系統(tǒng)的總損耗模型，所述總損耗模型包括基于發(fā)電機定子電壓以及發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速所分別建立的發(fā)電機損耗子模型和變流器損耗子模型。

2)執(zhí)行控制時，輸入初始輸入功率控制目標風電機組運行；

3)調(diào)節(jié)所述發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速，使得按照所述發(fā)電機損耗子模型計算得到的發(fā)電機損耗最小，且按照所述總損耗模型計算得到的總損耗最小，以控制目標風電機組按照最小總損耗運行。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟1)中總損耗模型建立的具體步驟為：

1.1)基于發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速以及發(fā)電機定子電流發(fā)電機電壓頻率，建立發(fā)電機損耗子模型，以及根據(jù)由所述發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換得到的發(fā)電機定子電流和變流器載波頻率，建立變流器損耗子模型；

1.2)根據(jù)發(fā)電機損耗子模型、變流器損耗子模型按下式建立得到所述總損耗模型；

P_Tloss＝f_g(U,I,f,ω)+f_c(I,f_c)

其中，P_Tloss為風電機組電氣傳動系統(tǒng)的總損耗，f_g(U,I,f,ω)為發(fā)電機損耗子模型，f_c(I,f_c)為變流器損耗子模型，U為發(fā)電機定子電壓，I為發(fā)電機定子電流，f為發(fā)電機電壓頻率，ω為發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速,f_c為變流器載波頻率。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟1.1)中發(fā)電機損耗子模型具體基于發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速以及發(fā)電機定子電流、發(fā)電機電壓頻率，由鐵耗、銅耗、機械損耗以及雜散損耗共同建立得到。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述鐵耗計算表達式為：

P_Feloss＝B²·σ_H·f+B²·σ_E·d²·f²

其中，P_Feloss為鐵耗，B為發(fā)電機鐵芯磁密，σ_H為發(fā)電機鐵芯磁滯損耗系數(shù)，f為發(fā)電機電壓頻率，σ_E為發(fā)電機鐵芯渦流損耗系數(shù)，d為沖片厚度。

所述銅耗P_culoss計算表達式為：

P_culoss＝I²·R_s

其中，I為發(fā)電機定子電流，R_s為發(fā)電機定子電阻。

所述機械損耗計算表達式為：

P_mloss＝K_b·ω_m+K_w·ω²_m

其中，P_mloss為機械損耗，ω_m為發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速，K_b為軸承摩擦損耗系數(shù)，K_w為風摩損耗系數(shù)。

所述雜散損耗計算表達式為：

$P_{sloss}=0.005\·\frac{p^2}{p_n}$

其中，p為發(fā)電機實際功率，p_n為發(fā)電機額定功率。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述變流器損耗子模型具體建立步驟為：基于發(fā)電機定子電流和變流器載波頻率，由IGBT通態(tài)損耗、IGBT開關(guān)損耗、反向并聯(lián)二極管通態(tài)損耗以及反向并聯(lián)二極管反向恢復損耗共同建立得到。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述IGBT通態(tài)損耗計算表達式為：

$P_{ICloss}=\frac{1}{2}\·D\·T\·(\frac{2\·\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}\·I\·a+I^2\·b)$

其中，D·T為IGBT的周期導通時間，a、b為IGBT通態(tài)電壓系數(shù)。

所述IGBT開關(guān)損耗計算表達式為：

$P_{ISloss}=\frac{1}{2}\·f_c\·(E_{on}+E_{off})$

其中，f_c為變流器載波頻率，E_on為IGBT開通能量損耗，E_off為關(guān)斷能量損耗。

所述反向并聯(lián)二極管通態(tài)損耗計算表達式為：

$P_{DCloss}=\frac{1}{2}\·(1-D\·T)\·(\frac{2\·\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}\·I\·c+I^2\·d)$

其中，c、d為反向并聯(lián)二極管通態(tài)電壓系數(shù)。

所述反向并聯(lián)二極管反向恢復損耗計算表達式為：

$P_{DSloss}=\frac{1}{2}\·f_c\·E_r$

其中，E_r為反向并聯(lián)二極管恢復開關(guān)能量損耗。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟2)中輸入的初始輸入功率，具體根據(jù)風電機組最優(yōu)風能跟蹤控制方式確定得到。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟3)的具體步驟為：

3.1)由所述初始輸入功率得到所述發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的初始值，并按照所述發(fā)電機損耗子模型計算得到的發(fā)電機損耗作為目標發(fā)電機損耗，以及按照所述總損耗模型計算得到的總損耗作為目標總損耗，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.2)；

3.2)增加調(diào)整所述發(fā)電機定子電壓的值，并按照所述發(fā)電機損耗子模型計算發(fā)電機損耗，得到調(diào)整后發(fā)電機損耗；判斷所述調(diào)整后發(fā)電機損耗是否小于目標發(fā)電機損耗，如果是，由調(diào)整后發(fā)電機損耗作為目標發(fā)電機損耗，返回執(zhí)行步驟3.2)；否則轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.3)；

3.3)按照所述總損耗模型計算當前總損耗，并判斷當前總損耗是否小于目標總損耗，如果是，由當前總損耗作為目標總損耗，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.4)；否則轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.5)；

3.4)增加調(diào)整所述發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的值，并按照所述總損耗模型計算總損耗，得到調(diào)整后總損耗；判斷調(diào)整后總損耗是否小于目標總損耗，如果是，由調(diào)整后總損耗作為目標損耗值，返回執(zhí)行步驟3.4)；否則轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.5)；

3.5)由當前發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速作為最優(yōu)控制參數(shù)輸出，并控制目標風電機組運行。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟3.2)中具體按照定步長增加所述發(fā)電機定子電壓的值，所述步驟3.4)中具體按照定步長增加所述發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的值；或所述步驟3.2)中具體由預先設(shè)定步長表通過查表增加所述發(fā)電機定子電壓的值，所述步驟3.4)中具體按照預先設(shè)定步長表通過查表增加所述發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的值。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟3.2)中具體根據(jù)相鄰兩次調(diào)整得到的調(diào)整后發(fā)電機損耗之間的差值確定增加所述發(fā)電機定子電壓的值，所述步驟3.4)中具體根據(jù)相鄰兩次調(diào)整得到的調(diào)整后總損耗之間的差值確定增加所述發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1)本發(fā)明低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法，通過建立包括發(fā)電機及變流器損耗的風電機組電氣傳動系統(tǒng)的總損耗模型，以總損耗最小為控制目標實現(xiàn)風電機組的控制，充分考慮了低速直驅(qū)風電發(fā)動機組在各個功率階段電氣傳動系統(tǒng)的損耗，有效減小了小風階段電氣傳動系統(tǒng)損耗對發(fā)電效率的影響，能夠在全功率運行范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率發(fā)電，解決了傳統(tǒng)控制方式中因不考慮電氣傳動系統(tǒng)損耗造成風電機組整體效率不高的問題；

2)本發(fā)明低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法，通過控制電氣傳動鏈總損耗最小，可以有效降低風電機組的損耗，從而進一步降低發(fā)電機、變流器的冷卻系統(tǒng)成本；

3)本發(fā)明低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法，進一步基于發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速以及發(fā)電機定子電流、發(fā)電機電壓頻率作為關(guān)聯(lián)變量建立風電機組發(fā)電機損耗子模型，以及基于發(fā)電機定子電流、變流器載波頻率作為關(guān)聯(lián)變量建立變流器損耗子模型，能夠準確表征發(fā)電機損耗、變流器損耗，從而依據(jù)發(fā)電機損耗、變流器損耗實現(xiàn)風電機組效率的精確控制；

4)本發(fā)明低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法，進一步通過在風電機組最優(yōu)轉(zhuǎn)速跟蹤控制基礎(chǔ)上以總損耗最小實現(xiàn)最優(yōu)控制，滿足最優(yōu)轉(zhuǎn)速，同時考慮電氣傳動系統(tǒng)損耗，因而能夠既兼顧最優(yōu)轉(zhuǎn)速跟蹤控制方式，又能在全功率運行范圍內(nèi)實現(xiàn)電氣傳動系統(tǒng)總損耗值最小。

附圖說明

圖1是本實施例低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法的實現(xiàn)流程示意圖。

圖2是本實施例所建立的鐵耗模型與關(guān)聯(lián)變量的關(guān)系示意圖。

圖3是本實施例所建立的銅耗模型與關(guān)聯(lián)變量的關(guān)系示意圖。

圖4是本實施例所建立的機械損耗模型與關(guān)聯(lián)變量的關(guān)系示意圖。

圖5是本實施例所建立的雜散模型與關(guān)聯(lián)變量的關(guān)系示意圖。

圖6是本實施例所建立的IGBT通態(tài)損耗與關(guān)聯(lián)變量的關(guān)系示意圖。

圖7是本實施例所建立的IGBT開關(guān)損耗與關(guān)聯(lián)變量的關(guān)系示意圖。

圖8是本實施例所建立的反向并聯(lián)二極管通態(tài)損耗與關(guān)聯(lián)變量的關(guān)系示意圖。

圖9是本實施例所建立的反向并聯(lián)二極管反向恢復損耗與關(guān)聯(lián)變量的示意圖。

圖10是本發(fā)明具體實施例中實現(xiàn)電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制的實現(xiàn)流程示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本實施例低速直驅(qū)風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法，步驟包括：

1)預先建立風電機組電氣傳動系統(tǒng)的總損耗模型，總損耗模型包括基于發(fā)電機定子電壓以及發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速所分別建立的發(fā)電機損耗子模型和變流器損耗子模型；

2)執(zhí)行控制時，輸入初始功率控制目標風電機組運行；

3)調(diào)節(jié)發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速，使得按照發(fā)電機損耗子模型計算得到的發(fā)電機損耗最小，且按照總損耗模型計算得到的總損耗最小，以控制目標風電機組按照最小總損耗運行。

由于風電機組在小功率階段，發(fā)電機的損耗主要以鐵耗為主，而在大功率階段，發(fā)電機的損耗主要以銅耗為主，而變流器的損耗主要以開關(guān)損耗為主，即風電機組在小功率、大功率階段，發(fā)電機的損耗、變流器的損耗程度不同，因而對于發(fā)電效率的影響不同。本實施例通過建立包括發(fā)電機及變流器損耗的風電機組電氣傳動系統(tǒng)的總損耗模型，以總損耗最小為控制目標實現(xiàn)風電機組的控制，充分考慮了低速直驅(qū)風電發(fā)動機組在各個功率階段電氣傳動系統(tǒng)的損耗，有效減小了小風階段電氣傳動系統(tǒng)損耗對發(fā)電效率的影響，能夠在全功率運行范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率發(fā)電，解決了傳統(tǒng)控制方式中因不考慮電氣傳動系統(tǒng)損耗造成風電機組整體效率不高的問題。

本實施例中，步驟1)中電氣傳動系統(tǒng)總損耗模型具體為：

1.1)基于發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速以及發(fā)電機定子電流、發(fā)電機電壓頻率，建立發(fā)電機損耗子模型，以及根據(jù)由所述發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換得到的發(fā)電機定子電流和變流器載波頻率，建立變流器損耗子模型；

1.2)根據(jù)發(fā)電機損耗子模型、變流器損耗子模型按下式建立得到總損耗模型；

P_Tloss＝f_g(U,I,f,ω)+f_c(I,f_c) (1)

其中，P_Tloss為風電機組電氣傳動系統(tǒng)的總損耗，f_g(U,I,f,ω)為發(fā)電機損耗子模型，f_c(I,f_c)為變流器損耗子模型，U為發(fā)電機定子電壓，I為發(fā)電機定子電流，f為發(fā)電機電壓頻率，ω為發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速，f_c為變流器載波頻率。

本實施例基于發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速以及發(fā)電機定子電流、發(fā)電機電壓頻率作為關(guān)聯(lián)變量建立上述風電機組發(fā)電機損耗子模型，以及基于發(fā)電機定子電流、變流器載波頻率作為關(guān)聯(lián)變量建立上述變流器損耗子模型，能夠準確表征發(fā)電機損耗、變流器損耗，從而依據(jù)發(fā)電機損耗、變流器損耗實現(xiàn)風電機組效率的精確控制。

本實施例中，風電機組發(fā)電機損耗子模型具體基于發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速以及發(fā)電機定子電流、發(fā)電機電壓頻率，由鐵耗、銅耗、機械損耗以及雜散損耗共同建立得到。

本實施例中，鐵耗P_Feloss近似為：

P_Feloss＝B²·σ_H·f+B²·σ_E·d²·f² (2)

其中，B為發(fā)電機鐵芯磁密，σ_H為發(fā)電機鐵芯磁滯損耗系數(shù)，f為發(fā)電機電壓頻率，σ_E為發(fā)電機鐵芯渦流損耗系數(shù)，d為沖片厚度。

如圖2所示，本實施例中按式(2)建立的鐵耗模型與發(fā)電機電壓頻率有關(guān)，即以發(fā)電機電壓頻率f作為關(guān)聯(lián)變量，由發(fā)電機電壓U以及發(fā)電機電壓頻率f確定得到發(fā)電機損耗中的鐵耗。

本實施例中，銅耗P_culoss近似為：

P_culoss＝I²·R_s (3)

其中，I為發(fā)電機定子電流，R_s為發(fā)電機定子電阻。

如圖3所示，本實施例中按式(3)建立的銅耗模型與發(fā)電機定子電流有關(guān)，即以發(fā)電機定子電流I作為關(guān)聯(lián)變量，通過輸入功率P、發(fā)電機電壓U即可確定發(fā)電機損耗中的銅耗。

本實施例中，機械損耗P_mloss近似為：

P_mloss＝K_b·ω+K_w·ω² (4)

其中，ω為發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速，K_b為軸承摩擦損耗系數(shù)，K_w為風摩損耗系數(shù)。

如圖4所示，本實施例中按式(4)建立的機械損耗模型與發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速有關(guān)，即以發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速ω作為關(guān)聯(lián)變量確定發(fā)電機損耗中的機械損耗。

本實施例中，雜散損耗P_sloss近似為：

$P_{sloss}=0.005\·\frac{p^2}{p_n}---\left(5\right)$

其中，p為發(fā)電機實際功率，p_n為發(fā)電機額定功率。

如圖5所示，本實施例中按式(5)建立的雜散損耗模型與發(fā)電機實際功率有關(guān)，即由發(fā)電機實際功率p確定得到發(fā)電機損耗中的雜散損耗。

本實施例由損耗的主要部分，即機械損耗、銅耗、鐵耗及雜散損耗共同建立發(fā)電機損耗子模型，同時由發(fā)電機運行功率、發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速以及發(fā)電機定子電流、發(fā)電機電壓頻率作為關(guān)聯(lián)變量，能夠準確表征風電機組中發(fā)電機的損耗。

本實施例中，風電機組變流器損耗基于發(fā)電機定子電流和變流器載波頻率，由IGBT通態(tài)損耗、IGBT開關(guān)損耗、反向并聯(lián)二極管通態(tài)損耗以及反向并聯(lián)二極管反向恢復損耗共同建立得到。

本實施例中，IGBT通態(tài)損耗近似為:

$P_{ICloss}=\frac{1}{2}\·D\·T\·(\frac{2\·\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}\·I\·a+I^2\·b)---\left(6\right)$

其中，D·T為IGBT的周期導通時間，a、b為IGBT通態(tài)電壓系數(shù)。

如圖6所示，本實施例中按式(6)建立的IGBT通態(tài)損耗模型與發(fā)電機定子電流有關(guān)，即由發(fā)電機定子電流作為關(guān)聯(lián)變量，通過輸入功率P、發(fā)電機電壓U即可確定得到變流器損耗中IGBT通態(tài)損耗。

本實施例中，IGBT開關(guān)損耗近似為:

$P_{ISloss}=\frac{1}{2}\·f_c\·(E_{on}+E_{off})---\left(7\right)$

其中，f_c為變流器載波頻率，E_on為IGBT開通能量損耗，E_off為關(guān)斷能量損耗。

如圖7所示，本實施例中按式(7)建立的IGBT開關(guān)損耗模型與變流器載波頻率有關(guān)，即由變流器載波頻率作為關(guān)聯(lián)變量，通過發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換得到變流器載波頻率，確定得到變流器損耗中IGBT開關(guān)損耗。

本實施例中，反向并聯(lián)二極管通態(tài)損耗近似為:

$P_{DCloss}=\frac{1}{2}\·(1-D\·T)\·(\frac{2\·\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}\·I\·c+I^2\·d)---\left(8\right)$

其中，c、d為反向并聯(lián)二極管通態(tài)電壓系數(shù)。

本實施例中風電機組的變流器采用IGBT器件，當然也可以為IGCT、IEGT等半導體器件。

如圖8所示，本實施例中按式(8)建立的反向并聯(lián)二極管通態(tài)損耗模型與發(fā)電機定子電流有關(guān)，即以發(fā)電機定子電流作為關(guān)聯(lián)變量，通過輸入功率P、發(fā)電機電壓即可確定變流器損耗中反向并聯(lián)二極管通態(tài)損耗。

本實施例中，反向并聯(lián)二極管反向恢復損耗近似為:

$P_{DSloss}=\frac{1}{2}\·f_c\·E_r---\left(9\right)$

其中，E_r為反向并聯(lián)二極管恢復開關(guān)能量損耗。

如圖9所示，本實施例中按式(9)建立的反向并聯(lián)二極管反向恢復損耗模型與變流器載波頻率有關(guān)，即由變流器載波頻率作為關(guān)聯(lián)變量，確定得到變流器模型中反向并聯(lián)二極管反向恢復損耗。

本實施例由變流器損耗的主要部分，即開關(guān)損耗和通態(tài)損耗，共同建立變流器損耗的子模型，同時由發(fā)電機定子電流、變流器載波頻率作為關(guān)聯(lián)變量，能夠準確表征風電機組中變流器損耗。

本實施例中，步驟2)中輸入的初始輸入功率，具體根據(jù)風電機組最優(yōu)風能跟蹤控制方式確定得到。通過在風電機組最優(yōu)轉(zhuǎn)速跟蹤控制基礎(chǔ)上以總損耗最小實現(xiàn)最優(yōu)控制，滿足最優(yōu)轉(zhuǎn)速，同時考慮電氣傳動系統(tǒng)損耗，因而能夠既兼顧最優(yōu)轉(zhuǎn)速跟蹤控制方式，又能在全功率運行范圍內(nèi)實現(xiàn)電氣傳動系統(tǒng)總損耗值最小。

本實施例中，步驟3)的具體步驟為：

3.1)由初始輸入功率得到發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的初始值，并按照發(fā)電機損耗子模型計算得到的發(fā)電機損耗作為目標發(fā)電機損耗，以及按照所述總損耗模型計算得到的總損耗作為目標總損耗，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.2)；

3.2)增加調(diào)整發(fā)電機定子電壓的值，并按照發(fā)電機損耗子模型計算發(fā)電機損耗，得到調(diào)整后發(fā)電機損耗；判斷調(diào)整后發(fā)電機損耗是否小于目標發(fā)電機損耗，如果是，由調(diào)整后發(fā)電機損耗作為目標發(fā)電機損耗，返回執(zhí)行步驟3.2)；否則轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.3)；

3.3)按照總損耗模型計算當前總損耗，并判斷當前總損耗是否小于目標總損耗，如果是，由當前總損耗作為目標總損耗，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.4)；否則轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.5)；

3.4)增加調(diào)整發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的值，并按照總損耗模型計算總損耗，得到調(diào)整后總損耗；判斷調(diào)整后總損耗是否小于目標總損耗，如果是，由調(diào)整后總損耗作為目標損耗值，返回執(zhí)行步驟3.4)；否則轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3.5)；

3.5)由當前發(fā)電機定子電壓、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速作為最優(yōu)控制參數(shù)輸出，并控制目標風電機組運行。

如圖10所示，本實施例具體首先通過根據(jù)風電機組最優(yōu)風能跟蹤控制方式，確定相應風速下的風電機組穩(wěn)態(tài)運行的初始參數(shù)，包括功率初始值P₀、發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速初始值ω₀、發(fā)電機運行頻率初始值f₀、發(fā)電機定子電壓初始值U₀、發(fā)電機定子電流初始值I₀，由初始參數(shù)按照式(2)～(5)計算得到發(fā)電機損耗初始值P_gloss0，通過迭代的方式不斷修正發(fā)電機定子電壓值，即U_m(k+1)＝U_mk+△U_mk(m＝0,1,2….i,k＝0,1,2….j)，按式(2)～(5)計算當前迭代的發(fā)電機損耗值p_glossmk，若當前迭代的發(fā)電機損耗值p_glossmk小于上一次迭代所得到的發(fā)電機損耗值p_gloss(m-1)k時，即p_glossmk<p_gloss(m-1)k，則查找得到功率初始值P₀以及不同定子電壓下的發(fā)電機損耗最小值；然后修正迭代發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速，即ω_(m+1)＝ω_m+△ω_m，則對應的修正包括發(fā)電機定子電壓頻率f_m、變流器的載波頻率f_cm，按式(5)～(9)計算當前迭代的變流器損耗p_clossmk、以及按式(2)～(5)計算發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速ω調(diào)整后的發(fā)電機電機損耗值p_glossmk，得到電氣傳動鏈的總損耗p_Tlossmk，若當前迭代的總損耗p_Tlossmk小于上一次迭代所得到的總損耗p_Tloss(m-1)k，即p_Tlossmk<p_Tloss(m-1)k，則查找到得到功率初始值P₀所對應的總損耗最小的最優(yōu)控制參數(shù)ω_(m,k)、U_(m,k)、以及f_(m,k)輸出，通過迭代調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)變量的值，以控制按照總損耗最小實現(xiàn)風電機組最優(yōu)效率控制。

本實施例中，步驟3)迭代過程中增加迭代量具體可采用以下幾種方式：

①定步長方式

該類方式中，步驟3.2)中按照定步長增加發(fā)電機定子電壓的值，步驟3.4)中具體可按照定步長增加發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的值，即迭代過程中按定步長增加迭代量△U_mk、△ω_m。

②變步長方式

該類方式中，步驟3.2)中根據(jù)相鄰兩次調(diào)整得到的調(diào)整后發(fā)電機損耗之間的差值確定增加發(fā)電機定子電壓的值，步驟3.4)中也可以根據(jù)相鄰兩次調(diào)整得到的調(diào)整后總損耗之間的差值確定增加發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的值，即迭代過程中按變步長自動尋優(yōu)增加迭代量△U_mk、△ω_m，以由相鄰兩次迭代得到的差值自動調(diào)整迭代步長，提高迭代效率。

③查表方式

該類方式中，步驟3.2)中由預先設(shè)定步長表通過查表增加發(fā)電機定子電壓的值，步驟3.4)中具體按照預先設(shè)定步長表通過查表增加發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速的值，即迭代過程中按查找方式增加迭代量△U_mk、△ω_m。

本發(fā)明風電機組電氣傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)控制方法，可以適用于永磁同步發(fā)電機的風電機組中用于效率控制，當然也可以適用于電勵磁同步發(fā)電機的風電機組中。

上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。