[發明專利]提高風電機組弱風發電量的變槳控制方法

有效

• 申請號: 201510363543.4
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105041565B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 蔡旭;賈鋒;李征;曹云峰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 徐紅銀,郭國中

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體地，涉及一種恒最低轉速區域通過提前槳距角動作增加發電量的控制方法。

背景技術

雙饋風電機組受限于變流器電流可控性，通常將機組轉差率限定在+0.3之內，因此在弱風速段存在一個最低轉速ω_min的限制。現有風電運營商普遍采用這一方案，風力機在切入風速V_cutin到MPPT(最大功率點跟蹤)段起始風速v₁這一風速區間運行在恒定的最低轉速ω_min。現有技術在[V_cutin，v₁]風速區間將槳距角設為某一恒定值(通常為0度)，槳距角在到達額定風速前不予動作，這種運行控制策略導致了機組發電量在[V_cutin，v₁]風速區間內存在一定提升空間。

檢索中發現現有技術有不少關于風電機組的變槳控制方法，比如中國專利申請號為201410171828.3的發明專利，該專利公開一種變速恒頻風電機組變速變槳距聯合控制方法，“該控制方法引入最優轉速估計值以及轉速參考值分別作為轉速控制與變槳距控制的參考量，轉速PID控制器根據最優轉速估計值與風電機組額定轉速的偏差進行轉矩指令調節，變槳距PID控制器根據轉速參考值與機組額定轉速的偏差進行槳距角指令調節，實現轉速控制與變槳距控制之間的解耦控制，避免轉速控制與變槳距控制之間的干擾。當風速在額定值附近波動、風電機組捕獲的氣動功率大于額定功率時，氣動功率估計值對應的轉速參考值大于風電機組額定轉速，變槳距PID控制器在轉速PID控制器輸出的轉矩指令達到額定值之前調節槳距角指令，變速變槳超前聯合控制，抑制機組轉速和輸出功率的超調。”

但是上述技術仍舊沒有考慮到機組發電量在[V_cutin，v₁]風速區間內的提升問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高風電機組弱風發電量的變槳控制方法，該方法在恒最低轉速區域通過提前槳距角動作增加發電量，提高了風力機氣動轉矩，從而在所述風速區域提高發電量。

為實現以上目的，本發明提供一種提高風電機組弱風發電量的變槳控制方法，所述方法在恒最低轉速區域通過提前槳距角動作增加發電量，僅需對常規控制方法的變槳控制做小幅修改，變流器控制則無需改動，變槳控制的改進通過修改軟件完成，無需增加硬件。具體而言，所提高發電量的風速區間是切入風速V_cutin到MPPT段起始風速v₁之間這一弱風速區間，所適用的機組是在切入風速V_cutin到MPPT段起始風速v₁之間限定最低轉速的風電機組。

本發明所述變槳控制方法是一種基于風速檢測的變槳控制方法，包括如下步驟：

第一步，檢測風速，對檢測到的風速信號進行低通濾波得到風速V，若風速V處于[V_cutin，v₁]風速區間，且發電機轉速ω滿足|ω-ω_min|<ω_L，ω_L設置為0.04倍的標幺值，發電機轉速的基準值為發電機同步轉速，ω_min為風電機組發電運行的最低轉速，執行以下步驟；

第二步，根據第一步得到的風速V，按照以下公式計算最優變槳角度β_opt：

β_opt＝c₁(v₁-V)²+c₂(v₁-V)，

其中：待定系數c₁和c₂通過辨識得到，v₁為起始風速；

第三步，對第二步得到的最優變槳角度β_opt經過指令死區模塊輸出槳距角指令值β_opt1；

第四步，將第三步得到的槳距角指令值β_opt1加上常規控制槳距角指令作為優化后的槳距角指令β*，由風機主控發送至變槳執行機構。