[發明專利]一種兆瓦級風力發電機組聯合控制策略

無效

• 申請號: 200910183567.6
• 申請日: 2009-09-23
• 公開（公告）號: CN101660489A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 俞斌;屈虎;杜煜;趙文慶
• 申請（專利權）人: 南京盛唐電力控制系統有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 黃明哲

1.一種兆瓦級風力發電機組聯合控制策略，其特征是當風力發電機所處風速在額 定風速上下浮動時，轉矩控制策略和變槳距控制策略同時保持運行狀態，轉矩控制策略 由轉矩PID控制器實現，變槳距控制策略由變槳距PID控制器實現，風輪轉速和設定轉 速輸入轉矩PID控制器，輸出轉矩指令；變槳距PID控制器的輸入偏差包括風輪轉速偏 差和轉矩偏差，轉矩偏差由測量轉矩和轉矩指令得到，加以變換系數k后與風輪轉速偏 差生成聯合偏差，所述聯合偏差與測量的槳距角共同輸入變槳距PID控制器，輸出變槳 距指令，所述變換系數k用于量綱轉換和偏差調整。

2.根據權利要求1所述的一種兆瓦級風力發電機組聯合控制策略，其特征是在風 輪轉速尚未到達轉速額定點時，轉矩偏差始終為負值，轉矩PID控制器處于調節輸出狀 態，變槳距PID控制器飽和在下限輸出值，輸出飽和在最佳槳距角的位置；等到風輪轉 速不斷接近轉速額定點，轉矩指令隨之達到最大值，轉矩偏差為零，將轉矩限制在最大 值，如果風速再度增加，超過額定風速時，風輪轉速上升，風輪轉速偏差變為正值，則 此時聯合偏差為正值，轉矩PID控制器飽和在上限輸出值，變槳距PID控制器處于調節 輸出狀態；當風速由額定風速以上下降到額定風速以下時，聯合偏差隨之轉為負值，此 時轉矩PID控制器處于調節輸出狀態，變槳距PID控制器飽和在下限輸出值；實現變槳 距PID控制器和轉矩PID控制器之間的無擾動切換；風瞬間暫停時轉矩仍保持在額定值， 此時風輪動能保持輸出功率在額定功率，防止在額定風速附近功率的頻繁波動。

3.根據權利要求1或2所述的一種兆瓦級風力發電機組聯合控制策略，其特征是 聯合偏差經過偏差增益器輸入變槳距PID控制器，測量的槳距角通過槳距角增益器輸入 變槳距PID控制器，偏差增益器根據聯合偏差調整變槳距PID控制器的增益系數；槳距 角增益器根據當前測量的槳距角度調整變槳距PID控制器的增益系數。

4.根據權利要求1或2所述的一種兆瓦級風力發電機組聯合控制策略，其特征是 根據已知風力發電機系統的有效模型，風速低于額定風速時利用間接轉速控制策略，根 據風速和風輪轉速情況計算出發電機電磁轉矩指令，間接控制風輪轉速尋找最大功率 點，控制發電機電磁轉矩，從而控制風輪轉速，跟蹤最佳功率系數；風速高于額定風速 時根據實際輸出功率偏差，通過變槳距系統控制槳距角，降低功率系數，限制能量獲取。

5.根據權利要求3所述的一種兆瓦級風力發電機組聯合控制策略，其特征是根據 已知風力發電機系統的有效模型，風速低于額定風速時利用間接轉速控制策略，根據風 速和風輪轉速情況計算出發電機電磁轉矩指令，間接控制風輪轉速尋找最大功率點，控 制發電機電磁轉矩，從而控制風輪轉速，跟蹤最佳功率系數，風速高于額定風速時根據 實際輸出功率偏差，通過變槳距系統控制槳距角，降低功率系數，限制能量獲取。