[發明專利]風力發電機組的變槳控制方法、裝置、電子設備和介質

有效

• 申請號: 201811644711.7
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109458295B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 蘇素平
• 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;姜長星

本申請實施例提供了一種風力發電機組的變槳控制方法、裝置、電子設備和介質。該方法包括：獲取給定變槳位置和風力發電機組的實際變槳位置之間的角度差值；根據所述角度差值和修正時間，得到變槳速度差值；根據原始給定變槳速度和所述變槳速度差值，確定新的給定變槳速度，并根據所述新的給定變槳速度進行風力發電機組的變槳控制。該方法可以防止變槳系統超調和產生槳距角跟隨誤差。

技術領域

本申請涉及風力發電技術領域，具體而言，本發明涉及一種風力發電機組的變槳控制方法、裝置、電子設備和介質。

背景技術

隨著風力發電機容量的大型化、變槳距控制、變速恒頻先進風電技術是當前風力發電機主流的控制方式。發電機是風力發電機組中將風能轉化為電能的重要裝置，它不僅直接影響輸出電能的質量和效率，也影響整個風電轉換系統的性能和裝置結構的復雜性。同時，風能是低密度能源，具有不穩定和隨機性特點，控制技術是風力機安全高效運行的關鍵，因此研制適合于風電轉換、運行可靠、效率高、控制且供電性能良好的發電機系統和先進的控制技術是風力發電推廣應用的關鍵。

風力發電機中，兩項最核心的控制是轉矩控制和槳距角控制；為了提高控制的精度，以及模型的簡單化，目前最常用的是PID控制方式；其中，轉矩控制的目的為：使風力發電機依據當前轉速值，執行最合理的轉矩值，以實現最大功率跟蹤，如果轉矩值超調或響應時間慢，會降低風力發電機的風能利用系數，降低風力發電機的發電量。

槳距角控制的目的為：從空氣動力學角度來考慮，當風速過高時，只有通過調整槳葉節距，改變氣流對葉片攻角，從而改變風力發電機組獲得的空氣動力轉矩，才能使功率輸出保持穩定；根據貝茨理論，如果槳距角(也叫槳角)位置超調，會使風力發電機不能吸收最大風能，甚至造成風力發電機轉速不穩定；如果槳距角調節響應時間太慢，會使風力發電機不能及時按控制命令執行變槳，也會使風力發電機不能吸收最大風能，甚至造成風力發電機轉速過速；此外，風力發電機在順槳過程中，如果位置超調，有可能會觸發限位開關，或引起停機時葉片位置震蕩，影響變槳電機的使用壽命；所以，槳角跟隨誤差(給定位置和實際位置的差值)也成為檢驗變槳系統跟隨性能的重要指標。

然而，在實際控制中，由于通信數據傳輸、系統響應快慢、加速時間、變槳電機松閘都需要一定的時間，即變槳系統槳距角的調節必然具有一定的滯后性，時間一般為500ms-1s，假如以3度的給定速度運行，那么槳距角的跟隨誤差很可能為1.5度；槳距角跟隨誤差的存在，會影響變槳系統和風力發電機的控制性能。

PID(比例(proportion)、積分(integral)、導數(derivative))控制器作為最早實用化的控制器已有近百年歷史，現在仍然是應用最廣泛的工業控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統模型等先決條件，因而成為應用最為廣泛的控制器。PID控制中，最關鍵的對其比例、積分、微分的參數整定，三個參數的作用和特點分別為：

1)比例調節作用：是按比例反應系統的偏差，系統一旦出現了偏差，比例調節立即產生調節作用用以減少偏差。

比例作用大，可以加快調節，減少誤差，但是過大的比例，使系統的穩定性下降，甚至造成系統的振蕩。

2)積分調節作用：是使系統消除穩態誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調節就進行，直至無差，積分調節停止，積分調節輸出一常值。加入積分調節可使系統穩定性下降，但動態響應會變慢。所以積分往往會引起系統超調；

3)微分調節作用：微分作用反映系統偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節作用消除。因此，可以改善系統的動態性能。

綜上，目前加快變槳系統影響速度，一般有兩種方法：

1)采樣響應時間很快的繼電器