[發明專利]一種風能發電機控制系統

無效

• 申請號: 201110399300.8
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN102518551A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 鄭龍;王立群
• 申請（專利權）人: 西安瑞金源能源科技有限責任公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及風能發電，尤其涉及一種風能發電機控制系統的結構。

背景技術

風力發電系統中的控制技術和伺服傳動技術是其中的關鍵技術，這是因為自然風速的大小和方向是隨機變化的，風力發電機組的并網和退出電網、輸入功率的限制、風輪的主動對風以及對運行過程中故障的檢測和保護必須能夠自動控制。同時，風力資源豐富的地區通常都是邊遠地區或是海上，分散布置的風力發電機組通常要求能夠無人值班運行和遠程監控，這就對風力發電機組的控制系統的自動化程度和可靠性提出了很高的要求。

與一般工業控制過程不同，風力發電機組的控制系統是綜合性控制系統。它不僅要監視電網、風況和機組運行參數，對機組運行進行控制。而且還要根據風速與風向的變化，對機組進行優化控制，以提高機組的運行效率和發電量。

20世紀80年代中期開始進入風力發電市場的定槳距風力發電機組，主要解決了風力發電機組的并網問題和運行的安全性與可靠性問題，采用了軟并網技術、空氣動力剎車技術、偏航與自動解纜技術，這些都是并網運行的風力發電機組需要解決的最基本的問題。由于功率輸出是由槳葉自身的性能來限制的，槳葉的節距角在安裝時已經固定；而發電機轉速由電網頻率限制。因此，只要在允許的風速范圍內，定槳距風力發電機組的控制系統在運行過程中對由于風速變化引起輸出能量的變化是不作任何控制的。這就大大簡化了控制技術和相應的伺服傳動技術，使得定槳距風力發電機組能夠在較短時間內實現商業化運行。

20世紀90年代開始，風力發電機組的可靠性已經大大提高，變槳距風力發電機組開始進入風力發電市場。采用全變槳距的風力發電機組，起動時可對轉速進行控制，并網后可對功率進行控制，使風力機的起動性能和功率輸出特性都有顯著和改善。由風力發電機組的變槳距系統組成的閉環控制系統，使控制系統的水平提高到一個新的階段。

由于變距風力發電機組在額定風速以下運行時的效果仍不理想，到了20世紀90年代中期，基于變距技術的各種變速風力發電機組開始進入風電場。變速風力發電機組的控制系統與定速風力發電機組的控制系統的根本區別在于，變速風力發電機組是把風速信號作為控制系統的輸入變量來進行轉速和功率控制的。變速風力發電機組的主要特點是：低于額定風速時，它能跟蹤最佳功率曲線，使風力發電機組具有最高的風能轉換效率；高于額定風速時，它增加了傳動系統的柔性，使功率輸出更加穩定。特別是解決了高次諧波與功率因數等問題后，使供電效率、質量有所提高。

隨著計算機技術與先進的控制技術應用到風電領域，控制方式從基本單一的定槳距失速控制向變槳距和變速恒頻控制方向發展。目前的控制方法是：當風速變化時通過調節發電機電磁力矩或風力機漿距角使葉尖速比保持最佳值，實現風能的最大捕獲。控制方法基于線性化模型實現最佳葉尖速比的跟蹤，利用風速測量值進行反饋控制，或電功率反饋控制。但在隨機擾動大、不確定因素多、非線性嚴重的風電系統，傳統的控制方法會產生較大誤差。因此近些年國內外都開展了這方面的研究。一些新的控制理論開始應用于風電機組控制系統。如采用模糊邏輯控制、神經網絡智能控制、魯棒控制等。使風機控制向更加智能方向發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有保證風力發電機組安全可靠運行，獲取最大能量，提供良好的電力質量的優點的風力發電機控制系統。

為實現上述目的，本發明提供一種風能發電機控制系統，其特征在于：所述控制系統包括傳感器、變距單元、運行主控制器、功率輸出單元、無功補償單元、并網控制單元、安全保護單元、通訊接口電路、及監控單元。

進一步的，所述傳感器和變距單元的輸出端與所述運行主控器的輸入端連接；所述運行主控制器的輸出端與所述功率輸出單元、無功補償單元的輸入端連接。

進一步的，所述并網控制單元、安全保護單元、通訊接口電路、及監控單元分別與所述運行主控制器連接。

本發明具有積極的效果：采用本發明的最大優點是許多控制功能模塊可以直接布置在控制對象的位置。就地進行采集、控制、處理。避免了各類傳感器、信號線與主控制器之間的連接。同時DCS現場適應性強，便于控制程序現場調試及在機組運行時可隨時修改控制參數。并與其他功能模塊保持通信，發出各種控制指令。這就是保證風力發電機組安全可靠運行，獲取最大能量，提供良好的電力質量。

附圖說明

圖1是本發明所述的一種風能發電機控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合圖1對本發明作進一步說明。但本發明的內容不僅僅局限如此。