[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動控制系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510613718.2
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105134489A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海濤;翁艷
• 申請（專利權(quán)）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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷增加，優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源越來越少，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率，尤其是低風(fēng)速條件下的發(fā)電效率顯得尤為重要。目前，為提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低風(fēng)速條件下的發(fā)電效率，充分利用風(fēng)能，行之有效的方法之一是降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)速。

降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)速的方法大致有四種，一是為發(fā)電機(jī)配備蓄電池等供電模塊，當(dāng)風(fēng)速較低、發(fā)電機(jī)組無法啟動時，將供電模塊的電能反輸入至發(fā)電機(jī)中，使發(fā)電機(jī)成為電動機(jī)，拖動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，該方法需要配備獨(dú)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(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)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(fēng)速，該方法同樣需要增加額外設(shè)備，增加了制造成本；三是修改葉片的氣動外形，以改善低風(fēng)速時發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)上同軸固定一個電動機(jī)，當(dāng)風(fēng)速較低時，由電動機(jī)帶動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動以達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，如圖1所示，專利CN201020044819中公開了一種適用于低風(fēng)速氣動的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括與風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子1和風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子2同軸固定的一個電動機(jī)轉(zhuǎn)子3以及一個電動機(jī)定子4，在風(fēng)力達(dá)不到額定速度時，由電動機(jī)補(bǔ)充動力達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，該方法非常有效，但是需要增加額外的電動機(jī)，增加了制造成本。所以，目前降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)速的方法，不能兼顧效果與成本，如何在提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速條件下的發(fā)電效率，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)速的前提下，不增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造成本和能源消耗，是目前風(fēng)力發(fā)電課題中亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動控制系統(tǒng)和方法，以解決在提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低風(fēng)速條件下發(fā)電效率，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動風(fēng)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(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動控制系統(tǒng)，包括風(fēng)速獲取裝置、轉(zhuǎn)速獲取裝置、控制裝置和調(diào)節(jié)裝置。

風(fēng)速獲取裝置，與控制裝置連接，用于獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境的實(shí)時風(fēng)速，并將實(shí)時風(fēng)速發(fā)送至控制裝置。

轉(zhuǎn)速獲取裝置，與控制裝置連接，用于獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)軸的實(shí)時轉(zhuǎn)速，并將實(shí)時轉(zhuǎn)速發(fā)送至控制裝置。

控制裝置，用于根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和實(shí)時轉(zhuǎn)速，確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片的目標(biāo)槳距角，并根據(jù)目標(biāo)槳距角發(fā)出控制信號。控制裝置，還與調(diào)節(jié)裝置連接，用于將控制信號發(fā)送至調(diào)節(jié)裝置。

調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)控制信號，將葉片的槳距角調(diào)節(jié)至目標(biāo)槳距角。

優(yōu)選的，控制裝置包括：

第一獲取模塊，用于獲取包括實(shí)時風(fēng)速、實(shí)時轉(zhuǎn)速和與實(shí)時風(fēng)速、實(shí)時轉(zhuǎn)速一一對應(yīng)的目標(biāo)槳距角的關(guān)系對照表。

查找模塊，與第一獲取模塊連接，用于根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和實(shí)時轉(zhuǎn)速，查找關(guān)系對照表，確定目標(biāo)槳距角。

優(yōu)選的，控制裝置包括：

第二獲取模塊，用于獲取表征實(shí)時風(fēng)速、實(shí)時轉(zhuǎn)速和目標(biāo)槳距角之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。

計(jì)算模塊，與第二獲取模塊連接，用于根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和實(shí)時轉(zhuǎn)速，通過數(shù)學(xué)模型，計(jì)算目標(biāo)槳距角。

更為優(yōu)選的，目標(biāo)槳距角，具體為使葉片獲得最大啟動力矩的槳距角，或使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速的槳距角。

更為優(yōu)選的，風(fēng)速獲取裝置，具體為風(fēng)速傳感器。

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

另一方面，本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動控制方法，包括步驟：

獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境的實(shí)時風(fēng)速。

獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)軸的實(shí)時轉(zhuǎn)速。

根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和實(shí)時轉(zhuǎn)速，確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片的目標(biāo)槳距角，并根據(jù)目標(biāo)槳距角發(fā)出控制信號。

根據(jù)控制信號，將葉片的槳距角調(diào)節(jié)至目標(biāo)槳距角。

優(yōu)選的，根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和實(shí)時轉(zhuǎn)速，確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片的目標(biāo)槳距角的步驟，包括：

獲取包括實(shí)時風(fēng)速、實(shí)時轉(zhuǎn)速和與實(shí)時風(fēng)速、實(shí)時轉(zhuǎn)速一一對應(yīng)的目標(biāo)槳距角的關(guān)系對照表。

根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和實(shí)時轉(zhuǎn)速，查找關(guān)系對照表，確定目標(biāo)槳距角。

優(yōu)選的，根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和實(shí)時轉(zhuǎn)速，確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片的目標(biāo)槳距角的步驟，包括：

獲取表征實(shí)時風(fēng)速、實(shí)時轉(zhuǎn)速與目標(biāo)槳距角之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。

根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和實(shí)時轉(zhuǎn)速，通過數(shù)學(xué)模型，計(jì)算目標(biāo)槳距角。