[發明專利]一種風力發電機組功率快速跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 202010515950.3
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111697629B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 趙森;程慧;唐彬偉;黃國燕
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種風力發電機組功率快速跟蹤控制方法，其特征在于：對風力發電機組進行功率快速跟蹤就是為了改變當前功率P1，P1為機組控制策略計算得到的功率值，即實時功率值，使機組功率由P1變為P2，P2為接收風電場能量管理平臺的目標功率值，由于功率改變，P1與P2之間必然存在差值ΔP，機組功率的計算公式為P＝T*V，因此，在已知機組轉速V之后，要想改變機組功率，就需要改變機組轉矩，從而使得機組功率發生變化，機組轉矩的控制目標值為T1，通過控制T1大小能夠對機組功率進行升、降功率的操作，且整個功率控制循環有一個功率快速跟蹤控制最大周期t1，超過t1機組就會自動退出功率控制，當機組退出功率控制后，就會對變量F1進行賦值，F1為機組退出功率控制標志，F1＝1表示退出完成；

基于以上原理，所述的風力發電機組功率快速跟蹤控制方法，包括：

1)初始化狀態：

機組上電后自檢，當其安全鏈處于正常狀態，等待機組并網發電后，進行機組數據的讀取，讀取機組變量：功率P1、轉速V和轉矩T2，所述轉速V為發電機實時轉速，所述轉矩T2為機組控制策略計算得到的轉矩參考值；在進入功率快速控制啟動狀態前需要檢測機組退出功率控制標志信號F1，當檢測到F1＝0時，表示初始化完成；

2)功率快速控制啟動狀態：

在完成初始化后，機組等待風電場能量管理平臺發送功率快速控制使能信號K_flag和目標功率值P2；

若未收到功率快速控制使能信號K_flag和目標功率值P2，則機組的主控系統保持在初始化狀態；

若收到功率快速控制使能信號K_flag和目標功率值P2，則主控系統開始判斷功率快速控制的邊界條件是否滿足，當邊界條件不滿足時，不能進入啟動狀態，主控系統會保持初始化狀態；其中，邊界條件為：

a、ΔP≠0；

b、槳距角Angle11°，所述槳距角Angle1為機組的葉片相對水平面角度；

c、轉速V大于機組額定轉速的0.95倍；

d、轉矩T1小于發電機轉矩最小值；

e、轉速V持續下降，時間為t2；

f、達到功率快速跟蹤控制最大周期t1；

g、輸入的目標功率值P2大于500kW時，轉速V低于最小同步轉速；

以上條件均滿足時，則達到邊界條件要求，任意一條不滿足時，對變量F2賦值，所述F2為超出邊界條件標志，F2＝0表示邊界條件不滿足，則主控系統返回初始化狀態，直到邊界條件滿足時，對變量M_flag賦值，所述M_flag為功率快速跟蹤控制啟動標志，M_flag＝1表示機組進入功率快速控制狀態；

3)功率快速控制狀態：

當主控系統進入功率快速控制狀態時，會接收風電場能量管理平臺發送的功率信號，該功率信號作為功率快速控制的目標功率值P2，然后機組檢測邊界條件是否滿足，不滿足時，機組退出功率快速控制狀態，當滿足時，主控系統會根據公式T＝P/V計算出轉矩值T1，并將轉矩值T1輸出給機組的雙饋變頻器進行功率控制，使P1＝P2；其中，轉矩值T1需要限制在一個合適的范圍內并設置一個最大值防止機組過載，根據經驗最大值設為14000N·m，并且需要限定轉矩的變化率，以便轉矩值以合適的速率進行變化，防止超過轉矩的最大幅值，另外，由于P1變為P2不能進行突變，即不能只通過輸出一次轉矩值T1進行功率控制就直接將P1變為P2，而是要通過輸出多次轉矩值T1進行功率控制逐步將P1變為P2，以防止功率突變給機組帶來載荷沖擊，給機組的硬件結構造成損壞，因此，在進行功率控制時，需要進行多個轉矩值T1的計算，且每次計算都會將得到的轉矩值T1賦值給T3，T3的作用為寄存轉矩值T1，每次T1計算完成后，T3的值會被新的T1覆蓋，下一次計算的轉矩值T1會與T3作比較，防止T1超過最大值而導致機組過載荷，最終通過多個轉矩值T1輸出給機組的雙饋變頻器進行功率控制，實現逐步將P1變為P2，當P1＝P2時，把ΔP和M_flag賦值為0，ΔP為功率控制完成后的P1與P2的差值，從而完成整個功率快速控制；

4)功率快速控制退出狀態：

當完成功率快速控制后，主控系統準備退出功率快速控制狀態，檢測到P0＝0和M_flag＝0同時滿足，檢測ΔT的值，ΔT為T1與T2的差值，當ΔT的值大于50并且當T2大于1000時，主控系統開始進行功率快速退出，而當ΔT的值小于50或者T2小于1000時，主控系統完成功率快速跟蹤控制退出，將F1賦值為1。