[發明專利]風力發電機組控制系統和控制方法

有效

• 申請號: 201310135357.6
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103216383A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 周衛華
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王兆賡;郭鴻禧

1.一種風力發電機組控制系統，其特征在于，所述風力發電機組控制系統包括：

風速儀，通過測量風力發電機組所處位置處的風速獲得風速數據；

仲裁器，從風速儀接收風速數據，基于風速數據執行風速預測，并基于風速預測結果、風力發電機組的葉輪轉速、輸出扭矩和輸出功率來啟用正常模式控制器或應急模式控制器；

正常模式控制器，對風力發電機組的葉輪轉速、輸出扭矩和輸出功率進行控制；

應急模式控制器，首先將葉輪轉速限制到安全范圍之內，隨后控制風力發電機組的輸出功率達到最大值。

2.根據權利要求1所述的風力發電機組控制系統，其特征在于，風速儀安裝在風力發電機組的機艙的正上方，仲裁器、正常模式控制器和應急模式控制器安裝在風力發電機組的機艙中。

3.根據權利要求1所述的風力發電機組控制系統，其特征在于，仲裁器包括用于對從風速儀接收的風速數據進行濾波的低通濾波單元。

4.根據權利要求1所述的風力發電機組控制系統，其特征在于，仲裁器從風速數據中選取一個時間段的風速數據隊列Vn-k、…、Vn-1、Vn，從風速數據隊列中選取最大值Vmax、最小值Vmin并記錄對應的時刻I和J，計算m=（Vmax-Vmin）/（I-J），如果|m|>=|f|且|I-J|>p，則將風速突變預警標志設置為真，否則將風速突變預警標志設置為假，

其中，n和k為正整數，n大于等于3且大于k，f和p為預先設置的閾值。

5.根據權利要求4所述的風力發電機組控制系統，其特征在于，如果Vmax和Vmin不唯一，則仲裁器記錄|I-J|最小的I和J。

6.根據權利要求4所述的風力發電機組控制系統，其特征在于，仲裁器采用先進先出滾動策略來實時更新風速數據隊列，并基于更新的風速數據隊列重新確定風速突變預警標志的真假。

7.根據權利要求4所述的風力發電機組控制系統，其特征在于，當風速突變預警標志為真時，仲裁器計算風力發電機組的葉輪轉速、輸出扭矩和輸出功率的變化率，

如果計算的葉輪轉速、輸出扭矩和輸出功率的變化率中的至少一個大于預定閾值，則仲裁器切斷正常模式控制器對風力發電機組的控制，并投入應急模式控制器來對風力發電機組進行控制。

8.根據權利要求7所述的風力發電機組控制系統，其特征在于，仲裁器還接收正常模式控制器和應急模式控制器的反饋信號。

9.根據權利要求8所述的風力發電機組控制系統，其特征在于，當風速突變預警標志為假時，仲裁器將正常模式控制器和應急模式控制器的反饋信號與它們各自的設定的控制輸入進行比較，

如果正常模式控制器的反饋信號與設定的控制輸入之間的差值以及應急模式控制器的反饋信號與設定的控制輸入之間的差值均處于允許范圍之內時，則仲裁器切斷應急模式控制器對風力發電機組的控制，并投入正常模式控制器來對風力發電機組進行控制。

10.一種風力發電機組控制方法，其特征在于，所述風力發電機組控制方法包括以下步驟：

（a）通過測量風力發電機組所處位置處的風速獲得風速數據；

（b）基于風速數據執行風速預測；

（c）基于風速預測結果、風力發電機組的葉輪轉速、輸出扭矩和輸出功率來啟用正常模式控制器或應急模式控制器。

11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，步驟（b）包括：從風速數據中選取一個時間段的風速數據隊列Vn-k、…、Vn-1、Vn，從風速數據隊列中選取最大值Vmax、最小值Vmin并記錄對應的時刻I和J，計算m=（Vmax-Vmin）/（I-J），如果|m|>=|f|且|I-J|>p，則將風速突變預警標志設置為真，否則將風速突變預警標志設置為假，

其中，n和k為正整數，n大于等于3且大于k，f和p為預先設置的閾值。

12.根據權利要求11所述的風力發電機組控制方法，其特征在于，步驟（b）還包括：如果Vmax和Vmin不唯一，則仲裁器記錄|I-J|最小的I和J。

13.根據權利要求11所述的風力發電機組控制方法，其特征在于，步驟（b）還包括：采用先進先出滾動策略來實時更新風速數據隊列，并基于更新的風速數據隊列重新確定風速突變預警標志的真假。