[發明專利]一種液壓型風電機組最佳功率追蹤控制系統和方法

有效

• 申請號: 202110258858.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113027687B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 陳立娟;張延康;高偉;王磊;桂嘉妮
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D15/00;F03D7/04;F15B11/04;F15B11/08;F15B13/04;F15B21/02;F03C1/40
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

本發明公開了一種液壓型風電機組最佳功率追蹤控制系統，包括傳感器組和工業計算機；工業計算機對接收到的管路參數做系統安全邏輯判斷，當管路參數超出對應的預設閾值時觸發急停，否則，結合管路參數、實時風速、風輪輸出的轉速和轉矩、變量馬達輸出的轉速和轉矩、電網的有功功率以及當前風速下對應的最佳功率，計算獲得變量馬達擺角的補償值，并結合并網發電控制環節獲得的變量馬達擺角基準值，共同輸出到變量馬達以控制風輪的轉速，使風電機組輸出的有功功率達到當前風速下對應的最大功率。本發明能夠通過實時監測變量馬達的轉速以及風力機的轉速來調整液壓回路中變量馬達的擺角，從而實現實時調控變量馬達輸出功率，實現最佳功率追蹤。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體而言涉及一種液壓型風電機組最佳功率追蹤控制系統和方法。

背景技術

隨著人類的進步社會的發展，化石能源的開發和利用已經超過了負荷，生存環境也逐漸惡化，清潔能源逐漸引起大家的重視。風能就是清潔能源中的一員，與傳統化石燃料不同，風能在地球上儲量巨大，利用的過程中不存在污染。然而，風速是一個高度隨機且不確定的分量，風能轉換系統(WECS)的輸出功率與風速的立方成正比，從而引起風力機輸出功率的波動，同時，為了實現風電機組的最大風能利用效率，即實現風電機組的最佳功率追蹤控制，急需設計一種控制器根據系統參數變化對變量馬達的擺角進行控制，實現最佳功率追蹤。

同時，隨著風電技術的不斷積累和創新，風力機組的結構正變得越來越復雜，故障出現的可能性更加頻繁。據統計目前70％以上的風力發電機組即將或已經超出質保期。同時由于風力機系統多處于偏遠地段，其運行狀態難以由人工去實時記載，因此風力機的運行狀態參數以及其有可能產生的故障信息難以獲取，那么我們便難以有效利用風力機運行中產生的運行參數對風力機的狀態進行分析，同時也難以對其壽命進行預測，將大大降低其利用率。

液壓型風力發電機組作為一種新型風電機組，采用定量泵-變量馬達閉式液壓柔性傳動系統取代傳統機型的剛性傳動系統，提升了風電機組的電能質量，提高了風電機組的可靠性，針對液壓型風力發機組功率追蹤控制鮮見研究，但國內外學者針對液壓型風力發電機組控制系統做了大量研究。

專利CN201911310437.4提出了液壓型風電機組并網轉速控制系統，通過控制變量馬達擺角、液壓儲能子系統和比例節流閥開度，實現了液壓型風電機組并網轉速控制，但由于風電機組最佳功率追蹤控制是風電機組具有并網發電功能之后需要實現的功能，仍需針對液壓型風電機組最佳功率追蹤控制進行研究。

專利CN202010827277.7提出了液壓型風電機組功率主動控制系統及其主動控制方法，通過控制變量馬達擺角、液壓儲能系統能量儲放和比例節流閥閥口開度，實現有功功率的快速主動控制，同時減少了能量損耗，有功功率的快速精準控制是功率追蹤控制的前提，仍需針對不同風速下的最佳功率追蹤控制開展研究。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種液壓型風電機組最佳功率追蹤控制系統和方法，能夠通過實時監測變量馬達的轉速以及風力機的轉速來調整液壓回路中變量馬達的擺角，從而實現實時調控變量馬達輸出功率，實現最佳功率追蹤。這樣能夠實現風力機組輸出功率穩定的同時，輸出更多的電能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種液壓型風電機組最佳功率追蹤控制系統，所述液壓型風電機組包括風力機、閉式液壓系統、泵站系統和并網發電系統；所述風力機包括風輪；所述閉式液壓系統包括定量泵、高壓管路、低壓管路、變量馬達和安全閥；所述并網發電系統包括發電機和電網；

所述控制系統包括傳感器組和工業計算機；