[發明專利]風力發電機組及其控制系統

在審

• 申請號: 202110921077.2
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113726236A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 劉嘉明;吳立建;方杭杭;王思奇
• 申請（專利權）人: 上海電氣風電集團股份有限公司;浙江大學
• 主分類號: H02P9/10
• 分類號: H02P9/10;H02P9/02;H02P9/14;F03D7/00;H02P101/15
• 代理公司: 北京博思佳知識產權代理有限公司 11415
• 代理人: 林祥

本申請提供一種風力發電機組及其控制系統，其中，風力發電機組包括發電機和變流器；風力發電機組控制系統包括：主控回路，用于根據發電機的轉速，確定發電機的目標轉矩；和變流器控制回路，包括轉矩控制單元、加阻控制單元及第一合并單元；其中，加阻控制單元用于根據變流器的速度觀測器觀測獲得的發電機的轉速或者外部的加速度傳感器檢測獲得的發電機的振動信息，確定第一阻尼轉矩，第一合并單元用于對目標轉矩和第一阻尼轉矩進行合并，獲得轉矩給定，轉矩控制單元用于根據轉矩給定，對發電機進行控制。本申請通過在變流器控制回路中增加加阻控制單元以及第一合并單元，實現在變流器中實現加阻控制，大幅降低控制延時，提高控制效果。

技術領域

本申請涉及風力發電機組領域，尤其涉及一種風力發電機組及其控制系統。

背景技術

常見的主動式傳動鏈與塔架的加阻控制由風力發電機組的主控回路實現，如圖1所示，風力發電機組的速度觀測器或者加速度傳感器提取到發電機產生的轉速波動分量ω_g(rpm)，并將該轉速波動分量作為加阻控制單元的輸入，加阻控制單元輸出的阻尼轉矩加入到主控回路發給變流器的轉矩給定中，經過變流器控制輸出相應的阻尼控制轉矩T，從而控制發電機的轉速。

當前的加阻控制在主控回路中實現，由于主控回路的控制周期較長(1ms以上)，與變流器通信周期較長(20ms)以上，在控制中不可避免的出現較大的通信與控制延時，導致阻尼轉矩控制效果不佳。

發明內容

本申請提供一種風力發電機組及其控制系統。

具體地，本申請是通過如下技術方案實現的：

本申請實施例的第一方面，提供一種風力發電機組控制系統，其中，風力發電機組包括發電機和變流器；所述風力發電機組控制系統包括：

主控回路，用于根據所述變流器的速度觀測器觀測獲得的所述發電機的轉速，確定所述發電機的目標轉矩；和

變流器控制回路，包括轉矩控制單元、加阻控制單元及第一合并單元；

其中，所述加阻控制單元用于根據所述變流器的速度觀測器觀測獲得的所述發電機的轉速或者外部的加速度傳感器檢測獲得的所述發電機的振動信息，確定第一阻尼轉矩，所述第一合并單元用于對所述目標轉矩和所述第一阻尼轉矩進行合并，獲得轉矩給定，所述轉矩控制單元用于根據所述轉矩給定，對所述發電機進行控制。

可選地，所述加阻控制單元用于根據所述變流器的速度觀測器觀測獲得的所述發電機的轉速或者外部的加速度傳感器檢測獲得的所述發電機的振動信息，確定在所述風力發電機組處于不同諧振點時的第二阻尼轉矩，所述第一阻尼轉矩為所述不同諧振點的第二阻尼轉矩合并獲得。

可選地，所述不同諧振點包括第一諧振點和第二諧振點，所述加阻控制單元包括第一控制鏈路、第二控制鏈路和第二合并單元，在所述第一諧振點獲得的所述轉速或者所述振動信息經所述第一控制鏈路處理后獲得所述第一諧振點對應的第二阻尼轉矩，在所述第二諧振點獲得的所述轉速或者所述振動信息經所述第二控制鏈路處理后獲得所述第二諧振點對應的第二阻尼轉矩，所述第二合并單元用于將所述第一諧振點對應的第二阻尼轉矩和所述第二諧振點對應的第二阻尼轉矩進行合并并輸出所述第一阻尼轉矩。

可選地，所述第一控制鏈路包括帶通濾波器、第一超前滯后濾波器和第一增益控制器，在所述第一諧振點獲得的所述轉速或者所述振動信息依次經所述帶通濾波器、第一超前滯后濾波器和第一增益控制器后獲得所述第一諧振點對應的第二阻尼轉矩。

可選地，所述帶通濾波器為二階帶通濾波器；和/或，

所述第一超前滯后濾波器為二階超前滯后濾波器。

可選地，所述第一諧振點包括多個，所述第一控制鏈路的數量與所述第一諧振點的數量相等且一一對應。