[發明專利]一種防止風力發電機組超速的控制方法與模塊

有效

• 申請號: 202011337540.0
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112523941B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 周玲;任永;鄒荔兵;盧軍;王超;王偉;張廣興
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 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

1.一種防止風力發電機組超速的控制方法，其特征在于，該方法為基于風力發電機組的機艙前后加速度與發電機轉速偏差乘積的防止超速降載控制策略：首先，通過傳感器實時測量機艙前后加速度、槳距角以及發電機轉速，然后根據發電機轉速設定值計算出發電機轉速偏差，再將機艙前后加速度與發電機轉速偏差相乘得到是否啟動調槳策略的監測指標值，接著根據實時槳距角線性插值得到對應的閾值，當監測指標值大于或等于該閾值時，則啟動調槳策略，即在風力發電機組的變槳控制器輸出的原始變槳指令中疊加一個額外的槳距角，以提前達到抑制發電機轉速飛升的目的，其中，疊加的槳距角是風力發電機組的變槳系統在特定變槳速率下，變槳控制器單位周期內變化的角度；當監測指標值小于該閾值時，則不啟動調槳策略，即采用變槳控制器輸出的原始變槳指令；最終，變槳系統的變槳執行器根據變槳控制器發出的變槳指令調節葉片槳距角，從而實現風力發電機組基于機艙前后加速度和發電機轉速偏差的載荷優化控制；其包括以下步驟：

1)數據測量

設測量的機艙前后加速度為a_o、發電機轉速為ω_o、實時槳距角為pitchangle，其中，測量出來的機艙前后加速度a_o和發電機轉速ω_o經過二階低通濾波器得到濾波后的機艙前后加速度a_nacelle和濾波后的發電機轉速ω_f，即a_nacelle＝a_o*F(s)，ω_f＝ω_o*F(s)，式中，F(s)為二階低通濾波器傳遞函數，且其中，ξ為阻尼系數，ω為頻率，s是復頻域中的一個變量；

2)計算發電機轉速偏差

設發電機轉速偏差為ω_error，發電機轉速設定值為ω_setpoint，計算公式如下：

ω_error＝ω_f-ω_setpoint

3)計算監測指標值

將機艙前后加速度a_o與發電機轉速偏差ω_error相乘得到監測指標值，定義為U，計算公式如下：

U＝a_o*ω_error

4)線性插值計算不同槳距角對應的閾值

設計算出的對應閾值為F，首先根據風力發電機組的運行數據，建立實時槳距角pitchangle與閾值F的對應表，根據對應表線性插值計算出不同槳距角下的閾值F大小，再與監測指標值U進行對比，如果監測指標值U大于或等于閾值F時，即U≥F，則啟動調槳策略，如果監測指標值U小于閾值F，即U＜F，則不啟動調槳策略；

5)確定變槳給定值

如果U≥F，啟動調槳策略，此時變槳給定值pitch_demand等于變槳控制器輸出的原始變槳指令pitch_original疊加上額外的槳距角Δpitchangle，其中額外的槳距角等于特定變槳速率Δpitchrate乘以變槳控制器循環時間常數cycletime，即：

Δpitchangle＝Δpitchrate*cycletime

pitch_demand＝pitch_original+Δpitchangle

如果U＜F，則不啟動調槳策略，此時變槳給定值pitch_demand等于變槳控制器輸出的原始變槳指令pitch_original，即：

pitch_demand＝pitch_original

6)變槳執行器調節葉片槳距角

變槳系統的變槳執行器根據確定的變槳給定值即最終槳距角指令來調節葉片槳距角，從而實現風力發電機組基于機艙前后加速度和發電機轉速偏差的載荷優化控制。