[發明專利]一種串列式雙風輪風電機組四級分層遞階控制方法

有效

• 申請號: 202011534515.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112664390B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 郭小江;唐巍;李新凱;葉昭良;閆姝;付明志;秦猛;勞文欣
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華能海上風電科學技術研究有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D1/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種串列式雙風輪風電機組四級分層遞階控制方法，屬于風電控制技術領域。采用四級分層控制邏輯，通過單風輪控制級、兩風輪協調控制級、雙風輪機組系統控制級和網源協調級的四級控制架構，從雙風輪機組網源側、再到機組側、協同控制側、單風輪側，層層遞進，形成完備的保護控制邏輯。四級分層遞階控制以機組出力最優、載荷最低為目標，協同控制雙風輪出力，機組效率更高、并網更加友好，提高風能利用率，并大幅度降低風電機組度電成本，提高機組的并網特性。

技術領域

本發明屬于風電控制技術領域，具體涉及一種串列式雙風輪風電機組四級分層遞階控制方法。

背景技術

隨著風電裝機容量的快速發展，目前主流風電機組采用單風輪水平軸形式，且朝著大型化發展，但隨著風電機組大型化發展，其核心關鍵技術受到諸多限制，迫切需要發展新形式高效風能轉換裝置。

串列式雙風輪結構形式以其高效率、關鍵核心設備成熟而受到重視。串列式雙風輪機組具有前后兩個風輪，兩風輪相互耦合、相互影響、共同作用，所以雙風輪機組在運行上與單風輪機組具有很大區別，但是現有報道的雙風輪機組控制邏輯仍采用傳統單風輪機組控制邏輯，導致雙風輪機組風能利用效率未能發揮到最優，并網友好性也較差。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種串列式雙風輪風電機組四級分層遞階控制方法，可提高風能利用率，降低風力發電機組度電成本，提供機組并網的友好性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種串列式雙風輪風電機組四級分層遞階控制方法，，采用包括單風輪控制級、兩風輪協調控制級、雙風輪機組系統控制級和網源協調級的四級控制架構，每級執行各自的控制任務；其中：

單風輪控制級的控制任務包括：前風輪的變速和變槳控制，后風輪的變速和變槳控制；

兩風輪協調控制級的控制任務包括：機組的運行區間劃分、出力協同和主共振穿越；

雙風輪機組系統控制級的控制任務包括：虛擬同步、次/超同步振蕩和故障穿越；

網源協調級的控制任務包括：功率調制、頻率調制、電壓調制，以及根據網源側需求調節機組的功率、頻率和電壓；

四級控制分層遞階，協同控制串列式雙風輪風電機組的出力，實現串列式雙風輪風電機組的出力最優和載荷最低。

優選地，單風輪控制級進行前風輪和后風輪的變槳控制時，前風輪葉片槳距角由前風輪變槳系統傳感器反饋信號獲得，后風輪葉片槳距角由后風輪變槳系統傳感器反饋信號獲得；單風輪控制級進行前風輪和后風輪的變速控制時，前風輪轉速由雙轉子發電機外轉子轉速反饋信號獲得，后風輪轉速由雙轉子發電機內轉子反饋信號獲得。

進一步優選地，單風輪控制級通過調節變流器電流，來調節前風輪和后風輪各自的轉速，進而通過雙風輪功率的調節，使串列式雙風輪風電機組的整體出力最大。

優選地，運行區間劃分是根據前后風輪高效區所對應的風速段，以機組高效區最寬為目標，劃分前后風輪的運行區間。

進一步優選地，運行區間劃分時，后風輪的啟動風速、額定風速和停機風速高于前風輪。

優選地，出力協同是通過改變前后風輪的轉速、槳距角，達到功率最高、載荷最低的控制目標。

優選地，主動共振穿越是通過控制前后風輪的轉速，主動快速穿越共振區。

優選地，在遇到極端風況或停機風速時，兩風輪協調控制級通過控制后風輪為前風輪提供反向制動力矩。

優選地，前風輪功率曲線按常規單風輪機組設計，后風輪功率曲線具有冗余度。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：