[發明專利]一種基于發電機轉速裕量的變槳控制方法、系統和設備

有效

• 申請號: 202110694509.0
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113236488B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 金強;蔡安民;林偉榮;焦沖;張俊杰
• 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
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明公開了一種基于發電機轉速裕量的變槳控制方法、系統和設備，屬于風力發電領域，通過在轉速?變槳控制環的控制輸入考慮轉速裕量，考慮不同風況下風力發電機組功率的波動隨機性，最大程度避免機組經歷不同風況下的功率控制穩定性，提高機組在不同風況下的機械及電氣傳動鏈運行安全。本發明創新地采用發電機轉速裕量的方式，考慮在不同風況下功率變化情況，快速調節機組槳距角。克服了傳統方式中僅采用檢測發電機轉速，未考慮不同風況下風電機組的功率隨機性帶來的控制效果偏差，從而充分考慮不同風況下的功率控制特點，最大程度避免風力發電機組在長期風速急速變化的情況下造成的機組機械及電氣受載遭受猛烈變化。

技術領域

本發明屬于風力發電領域，涉及一種基于發電機轉速裕量的變槳控制方法、系統和設備。

背景技術

水平軸風力發電機的風輪吸收風能旋轉，進而帶動連接的發電機旋轉發電。在額定風速以上時，風力發電機組采用控制變槳角度的方式來使發電機轉速達到設定目標值，完成控制轉速的任務。由于風力變化隨機性，其風速風向在實時變化。風力發電機組的轉速也隨著風速的變化在實時變化，因此通過變槳控制風力發電機轉速對維持發電機組在額定功率，避免風力發電機組過載具有重要作用。

現有針對此問題的技術方案包括：檢測當前的發電機轉速，并與設定的額定發電機轉速做比較，以其差值作為轉速-變槳控制環的輸入。引入經典控制理論的比例-積分-微分控制器(PID)，計算對應的變槳位置指令，并傳遞給變槳執行機構執行，通過控制風能的吸收與釋放來維持發電機轉速在額定轉速。但由于僅采用檢測的發電機轉速作為控制輸入，無論通過恒轉矩及恒功率控制，由于風速的急速變化會導致發電機功率急速上升或下降，導致發電機機側電流值急速上升或下降，此種情況長期發生一方面會引起整機的瞬間受載發生變化，另一方面對整機的電氣傳動鏈會造成一定沖擊。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中，僅采用檢測的發電機轉速作為控制輸入引起整機的瞬間受載發生變化，且對整機的電氣傳動鏈會造成一定沖擊的缺點，提供一種基于發電機轉速裕量的變槳控制方法、系統和設備。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種基于風力發電機組發電機轉速裕量的變槳控制方法，包括如下步驟：

步驟1)分別獲取實時發電機轉速和實時發電機功率；

步驟2)分別獲取發電機額定功率值、額定轉矩值和額定轉速；

步驟3)基于實時發電機功率、發電機額定功率值和額定轉矩值，得到發電機轉速裕量；

步驟4)基于實時發電機轉速和發電機轉速裕量，得到實時轉速-變槳控制環輸入轉速；

步驟5)基于實時轉速-變槳控制環輸入轉速和額定轉速，計算得到當前變槳指令，執行變槳動作。

優選地，實時發電機轉速是通過對當前發電機轉速進行低通濾波后得到的；

實時發電機功率是通過對當前發電機功率進行低通濾波后得到的。

優選地，步驟3)中，發電機轉速裕量的具體計算過程為：

將實時發電機功率與發電機額定功率做差，得到功率差值；

將功率差值與發電機額定轉矩相除，得到當前發電機轉速裕量。

優選地，步驟4)中，實時轉速-變槳控制環輸入轉速實時發電機轉速和當前發電機轉速裕量之和。

優選地，步驟5)中，當前變槳指令的獲取過程為：基于發電機額定轉速和當前轉速-變槳控制環輸入轉速，得到當前發電機轉速差，基于當前發電機轉速差計算得到當前變槳指令。

優選地，步驟5)中，計算是通過PI控制方法或PID控制方法進行的。