[發明專利]風力發電機組的啟動控制系統和方法

在審

• 申請號: 201510613718.2
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105134489A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 張海濤;翁艷
• 申請（專利權）人: 三一重型能源裝備有限公司
• 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

本發明涉及電力領域，特別涉及一種風力發電機組的啟動控制系統和方法。

背景技術

隨著風電裝機容量的不斷增加，優質風資源越來越少，提高風力發電機組的發電效率，尤其是低風速條件下的發電效率顯得尤為重要。目前，為提高風力發電機組低風速條件下的發電效率，充分利用風能，行之有效的方法之一是降低風力發電機組的啟動風速。

降低風力發電機組的啟動風速的方法大致有四種，一是為發電機配備蓄電池等供電模塊，當風速較低、發電機組無法啟動時，將供電模塊的電能反輸入至發電機中，使發電機成為電動機，拖動風輪轉動，該方法需要配備獨立的供電模塊，不僅增加了制造成本，而且需要外部能量，降低了發電機組的經濟性；二是利用永磁軸承減小傳動鏈的摩擦阻力以降低啟動風速，該方法同樣需要增加額外設備，增加了制造成本；三是修改葉片的氣動外形，以改善低風速時發電機組的性能，但是修改葉片的氣動外形，變化不大，該方法效果十分有限；四是在風力發電機組的發電機上同軸固定一個電動機，當風速較低時，由電動機帶動風輪轉動以達到并網轉速，如圖1所示，專利CN201020044819中公開了一種適用于低風速氣動的持續運轉風力發電機，包括與風力發電機轉子1和風力發電機定子2同軸固定的一個電動機轉子3以及一個電動機定子4，在風力達不到額定速度時，由電動機補充動力達到額定轉速，該方法非常有效，但是需要增加額外的電動機，增加了制造成本。所以，目前降低風力發電機組的啟動風速的方法，不能兼顧效果與成本，如何在提高風力發電機低風速條件下的發電效率，降低風力發電機組的啟動風速的前提下，不增加風力發電機組的制造成本和能源消耗，是目前風力發電課題中亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種風力發電機組的啟動控制系統和方法，以解決在提高風力發電機組低風速條件下發電效率，降低風力發電機組的啟動風速的前提下，不增加制造成本和能源消耗的問題。

一方面，本發明提供了一種風力發電機組的啟動控制系統，包括風速獲取裝置、轉速獲取裝置、控制裝置和調節裝置。

風速獲取裝置，與控制裝置連接，用于獲取風力發電機組所處環境的實時風速，并將實時風速發送至控制裝置。

轉速獲取裝置，與控制裝置連接，用于獲取風力發電機組的發電機軸的實時轉速，并將實時轉速發送至控制裝置。

控制裝置，用于根據實時風速和實時轉速，確定風力發電機組的葉片的目標槳距角，并根據目標槳距角發出控制信號。控制裝置，還與調節裝置連接，用于將控制信號發送至調節裝置。

調節裝置，用于根據控制信號，將葉片的槳距角調節至目標槳距角。

優選的，控制裝置包括：

第一獲取模塊，用于獲取包括實時風速、實時轉速和與實時風速、實時轉速一一對應的目標槳距角的關系對照表。

查找模塊，與第一獲取模塊連接，用于根據實時風速和實時轉速，查找關系對照表，確定目標槳距角。

優選的，控制裝置包括：

第二獲取模塊，用于獲取表征實時風速、實時轉速和目標槳距角之間關系的數學模型。

計算模塊，與第二獲取模塊連接，用于根據實時風速和實時轉速，通過數學模型，計算目標槳距角。

更為優選的，目標槳距角，具體為使葉片獲得最大啟動力矩的槳距角，或使風力發電機組達到并網轉速的槳距角。

更為優選的，風速獲取裝置，具體為風速傳感器。

更為優選的，轉速獲取裝置，具體為光電式轉速傳感器、光柵傳感器、霍爾式轉速傳感器、電容式轉速傳感器、電渦流傳感器的任意一種或多種。

另一方面，本發明還提供一種風力發電機組的啟動控制方法，包括步驟：

獲取風力發電機組所處環境的實時風速。

獲取風力發電機組的發電機軸的實時轉速。

根據實時風速和實時轉速，確定風力發電機組的葉片的目標槳距角，并根據目標槳距角發出控制信號。

根據控制信號，將葉片的槳距角調節至目標槳距角。

優選的，根據實時風速和實時轉速，確定風力發電機組的葉片的目標槳距角的步驟，包括：

獲取包括實時風速、實時轉速和與實時風速、實時轉速一一對應的目標槳距角的關系對照表。

根據實時風速和實時轉速，查找關系對照表，確定目標槳距角。

優選的，根據實時風速和實時轉速，確定風力發電機組的葉片的目標槳距角的步驟，包括：

獲取表征實時風速、實時轉速與目標槳距角之間關系的數學模型。

根據實時風速和實時轉速，通過數學模型，計算目標槳距角。