[發明專利]風力發電機組及其控制方法

在審

• 申請號: 202211215348.3
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115514000A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 翟恩地;高楊;徐志良;霍江明
• 申請（專利權）人: 新疆金風科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/30;H02K7/02;H02K5/24
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 臧靜

本發明涉及一種風力發電機組及其控制方法，風力發電機組包括風機本體，包括葉輪、發電機以及第一變流器，儲能抑振裝置，包括基座、安裝架、轉動盤及電能轉換機，控制器，獲取風機本體實際輸出功率與電網目標功率之間的差值以及風機本體的振動加速度；當差值的絕對值大于零時，控制器控制儲能抑振裝置處于充電狀態以及放電狀態中的一者，在充電狀態，電能轉換機驅動轉動盤轉動并存儲電能，在放電狀態，轉動盤驅動電能轉換機轉動并釋放電能；當差值的絕對值等于零時，控制器根據振動加速度控制電能轉換機驅動轉動盤相對安裝架轉動至預定轉速，以抑制風機本體的振動。本發明將儲能以及抑振功能集成，成本低廉，具有市場競爭優勢。

技術領域

本發明涉及風電技術領域，特別是涉及一種風力發電機組及其控制方法。

背景技術

目前，電網對可再生能源提出了具有一定一次調頻、二次調頻的能力，對于風場、單機而言，均有配置儲能系統的需求。而此需求對于風力發電機組的度電成本提出了更高的要求。在此背景下，機組趨向于大葉輪、高柔輕量化塔架，整機的單位功率重量持續降低，由此誘發的結構振動、穩定、安全等一系列問題值得堪憂。從風力發電機組運行中對應的各種激勵源，包括外部激勵和自身激勵，如外部不確定的風載荷、沒有規律可循的波浪、洋流載荷、葉輪自身的不平衡、葉輪自身旋轉等；而這些確定與不確定的激勵源的輸入，會引起機組運行特征的各種不確定性以及一些異常的表現，其中最為直觀的響應就是機組振動，近些年在持續強裝與價格戰背景下的機組安全事故也愈發凸顯。

已有的風力發電機組儲能系統通常依據負荷比例配置對應的電化學儲能裝置，如鋰電池、鉛酸電池等，并通過增加調諧質量阻尼器或調諧液體阻尼器來實現整機阻尼抑振，導致風力發電機組的成本較高，降低競爭優勢。

發明內容

本發明實施例提供一種風力發電機組及其控制方法，風力發電機組將儲能以及抑振功能集成，成本低廉，具有更高的市場競爭優勢。

一方面，根據本發明實施例提出了一種風力發電機組，包括：風機本體，包括葉輪、發電機以及第一變流器，發電機連接于葉輪以及第一變流器之間，第一變流器用于連接電網；儲能抑振裝置，設置于風機本體，包括基座、安裝架、轉動盤及電能轉換機，電能轉換機連接于安裝架并能夠驅動轉動盤以第一軸線為轉動中心相對安裝架轉動，安裝架與基座轉動連接并能夠以第二軸線為轉動中心相對基座轉動，第一軸線以及第二軸線相交設置；控制器，獲取風機本體實際輸出功率與電網目標功率之間的差值以及風機本體的振動加速度；當差值的絕對值大于零時，控制器控制儲能抑振裝置處于充電狀態以及放電狀態中的一者，在充電狀態，電能轉換機驅動轉動盤轉動并存儲電能，在放電狀態，轉動盤驅動電能轉換機轉動并釋放電能；當差值的絕對值等于零時，控制器根據振動加速度控制電能轉換機驅動轉動盤相對安裝架轉動至預定轉速，以抑制風機本體的振動。

根據本發明實施例的一個方面，儲能抑振裝置還包括第二變流器，第二變流器連接于電能轉換機以及第一變流器的輸出端之間。

根據本發明實施例的一個方面，儲能抑振裝置的數量為兩個以上，兩個以上儲能抑振裝置彼此并聯設置且均連接于第一變流器的輸出端，控制器根據差值的數值確定處于充電狀態或者放電狀態的儲能抑振裝置的數量。

根據本發明實施例的一個方面，風機本體還包括風機基礎、塔架以及機艙，塔架連接于風機基礎，機艙設置于塔架，葉輪、發電機以及第一變流器均設置于機艙，風機基礎、塔架以及機艙的至少一者上設置有儲能抑振裝置。

根據本發明實施例的一個方面，控制器被配置為：

對振動加速度的時域數據傅里葉變換獲得振動加速度的頻譜數據；

根據振動加速度的頻譜數據控制電能轉換機驅動轉動盤轉動至預定轉速。