2023年7月电工技术学报Vol.38No.13第38卷第13期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJul.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220650面向风电机组最大功率点跟踪的转矩曲线增益动态优化周连俊1李群2殷明慧1杨炯明3邹云1（1．南京理工大学自动化学院南京2100942．国网江苏省电力有限公司电力科学研究院南京2111033．江苏金风科技有限公司盐城224100）摘要最优转矩法是实现风电机组最大功率点跟踪的常用方法。为了提高其在湍流风速下的风能捕获性能，转矩曲线的增益系数设定需要全面考虑湍流风速特征的影响。现有研究通过构建最优参数模型实现增益系数随时变湍流风速特征的动态优化。然而，由于转矩曲线的最优增益系数同时与平均风速、湍流强度及湍流频率三个特征指标存在复杂的非线性函数关系，构建最优参数模型需要基于大量的湍流风速样本，巨大的动态仿真计算量非常耗时，很难实现批量化工程应用。为此，该文发现最优转矩增益系数与最优转矩法对应的风能捕获效率存在强相关性，进而将基于三变量的最优参数模型降维简化为单变量，并在此基础上提出了转矩增益动态优化的最大功率点跟踪控制方法。该方法在同样全面考虑湍流风速特征、维持高风能捕获效率的同时，显著降低了构建最优参数模型的计算与时间成本。基于FAST软件的仿真验证了该方法的有效性。关键词：风力发电最大功率点跟踪转矩曲线增益数字孪生中图分类号：TM6140引言为了最大化捕获风能，风电机组在额定风速以下通常运行于最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking,MPPT）[1-2]模式。目前，大型风电机组一般采用最优转矩（OptimalTorque,OT）法[3]实现MPPT控制。面对大转动惯量风轮固有的缓慢动态特性和由湍流风速决定的跟踪目标快速变化，OT方法作用下的风轮实际上很难跟踪上最大功率点，进而导致跟踪损失问题[3-7]。究其原因，OT方法基于稳态视角，围绕最大功率点（即稳态工作点）展开设计，忽略了MPPT动态。为此，学者们认识到MPPT控制设计应由稳态视角扩展到动态视角[4-8]，并针对OT方法分别提出了减小转矩增益（DecreasedTorqueGain,DTG）[7]和收缩跟踪区间[8]两种改进方法。这两种方法蕴含着相同的改进思想：适当放弃低风速区间的风能捕获，以换取风能富集的高风速区间的跟踪效益，进而获得风能捕获效率的整体提升。该思想通过优化设定改进OT方法的转矩曲线参数来实现，具体是转矩增益系数[7]或起始发电转速[8]。进一步研究表明，转矩曲线的参数优化与随时间变化的湍...
