[發明專利]一種風電機組位置控制、同步調試的方法及應用

有效

• 申請號: 202010165838.1
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111425349B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 王旭昊;趙瑞杰;王海明;代興華;劉德林
• 申請（專利權）人: 許昌許繼風電科技有限公司;許繼集團有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發明涉及一種風電機組位置控制、同步調試的方法及應用，將風機葉片的位置控制過程劃分為變槳行程、減速行程、消差行程和停止行程這四個階段，每個階段對驅動器的速度指令都有其各自的規劃方式，現有技術方案所使用的比例控制主要應用在本發明提出的消差行程中。在風機葉片的位置同步調試方面，現有的技術方案僅有比例系數k可供調節，在葉片變槳過程中往往無法在控制性能和同步性能之間做出較好地權衡。而本發明提出的技術方案，各個葉片的減速加速度a、第三階段的位置環行程S″和第三階段的位置比例系數k這3個參數可供調試。可在顯著提高葉片位置控制性能的同時有效保證葉片位置之間的實時同步性。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，尤其涉及一種風電機組位置控制、同步調試的方法及應用。

背景技術

一般情況下，風電機組的主控系統會根據風電場能量管理系統的限功率要求以及當前的實時風況來決定其三只葉片的槳距角，風電機組的變槳系統通過驅動三只葉片的槳距角到達指定位置來達到調節整臺風電機組功率輸出的目的。截止目前，大多數風機的變槳控制采用的還是對稱式，即在任何情況下由主控系統規劃的三只葉片的目標位置(槳距角)應完全相同，在任何時刻下由變槳系統驅動的三只葉片的實際位置(槳距角)應基本相同(允許有輕微偏差)。

一般情況下，風電機組三只葉片槳距角的調控是通過三臺變槳驅動器分別驅動三臺變槳電機來實現。為了盡量保證風機三只葉片實際位置的實時同步，一般在風機建造階段均會采用三臺相同型號的變槳驅動器和變槳電機。在風機的后續運行階段,有時會因故障運維等現實原因不得不替換其中一臺故障的變槳驅動器為其他型號，由于不同型號的驅動器響應主控系統葉片位置指令的方式不盡相同，可能會導致替換完驅動器的這只葉片在變槳過程中與其他兩只葉片的位置不能保持實時同步，因此用于替換的變槳驅動器必須具備一定的葉片位置同步調試功能。

對于采用位置控制式的風電變槳系統來說，主控系統下發給變槳系統的運動控制指令有兩個，一是目標位置，二是給定速度(最大允許速度)。葉片從當前位置前往目標位置的過程中，在任意時刻下的實際速度不能超過主控系統的給定速度。基于這種控制模式，現有技術方案是首先采集和計算葉片位置的偏差量△S，然后根據△S確定葉片速度(包括大小和方向)，最終使葉片運動并收攏至目標位置，常見的應用方式是這種采用比例控制的位置環控制，步驟簡述如下：

1.計算葉片當前位置S1與目標位置S2之間的偏差量△S＝S2-S1；

2.計算驅動器給定速度V_{slave_cmd}＝k×△S，k為比例系數；

3.對V_{slave_cmd}的計算結果進行限幅處理，使其不超過主控給定速度，即限幅后應滿足V_{slave_cmd}≤V_{master_cmd}。

對于現有技術方案而言，葉片運動的方向是通過算式△S＝S2-S1的計算結果來確定。假設葉片的當前位置(S1)＜目標位置(S2)，且當前位置尚未到達目標位置時，有△S＝S2-S10，此時葉片會朝著從當前位置到目標位置的方向運動。當控制出現超調導致葉片的當前位置超過目標位置時，有△S＝S2-S10，此時驅動器給定速度V_{slave_cmd}的計算結果反向，因此葉片開始向回轉并再次靠攏至目標位置。現有技術方案調節葉片位置同步的手段主要是調節比例系數k，當葉片速度較快，葉片的當前實際位置總是超前于其他葉片位置時可適當減小k值，反之可適當增大k值。

現有技術方案的葉片位置同步調試過程僅有比例系數k可供調節，在控制葉片從當前位置到達指定位置的過程中，在有些情況下較難既確保快、穩、準的控制性能要求，又兼顧與其他葉片位置的實時同步。

發明內容