本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法。

背景技術(shù)：

隨著低風(fēng)速、超低風(fēng)速風(fēng)電機組的開發(fā)，機組風(fēng)輪直徑不斷增大。由于風(fēng)輪的巨大慣性，通常在陣風(fēng)出現(xiàn)1～2秒后，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速才發(fā)生變化，滯后系統(tǒng)容易引起飛車。機組發(fā)生風(fēng)輪超速的另外一個因素是，由于槳葉氣動的非線性的特點，單一控制器或單一增益的控制器已不能滿足控制性能要求，通常做法是根據(jù)槳距角或風(fēng)速來設(shè)計增益調(diào)節(jié)的變槳控制參數(shù)，槳距角或風(fēng)速越大，增益越小，這樣雖然避免了槳距角的調(diào)節(jié)時間過長，但在陣風(fēng)工況下，風(fēng)速急劇上升時，槳距角動作比較緩慢，風(fēng)輪慣性較大，風(fēng)輪容易發(fā)生超速。

已有文獻對抑制風(fēng)輪超速進行了研究，簡化了傳動鏈模型及尾流模型，基于靜態(tài)的功率-風(fēng)速關(guān)系，預(yù)估出風(fēng)輪有效風(fēng)速，作為控制器的前饋信號，進行提前變槳動作。但沒有考慮偏航誤差、風(fēng)輪與塔架的動態(tài)特性；基于測量槳葉根部揮舞與擺振方向的彎矩，通過非線性觀測器，預(yù)估出有效風(fēng)速及入流角，并在此基礎(chǔ)上識別極限事件模式，來進行快速變槳，有效降低了風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。但在目前運行的風(fēng)電機組中，在槳葉根部貼應(yīng)變片并不常見。基于安裝在機艙上的雷達測風(fēng)儀，檢測到風(fēng)輪前的風(fēng)速，處理后引入作為控制器的前饋信號，有效地降低了機組的載荷，同時也有效抑制了風(fēng)輪超速問題，但雷達測風(fēng)儀目前還處于試驗階段，成本較高，不適合工程批量應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服已有變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法的穩(wěn)定性較差、安全性較低的不足，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定性較好、安全性較高的變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

a)檢測風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速ω是否大于風(fēng)電機組的額定轉(zhuǎn)速ωrate；

b)計算風(fēng)電機組的加速度δω/δt是否大于加速度設(shè)定閾值；

c)如果風(fēng)電機組同時滿足a和b兩個條件，則變槳角度直接給定為90度，進行開環(huán)控制，同時變槳速率增加到設(shè)定閥值；

d)在變槳開環(huán)控制的時候，轉(zhuǎn)矩控制輸出保持為原轉(zhuǎn)矩值；

e)經(jīng)過順槳設(shè)定時間t之后，如果風(fēng)電機組不滿足a和b的條件，則變槳控制切換到常規(guī)閉環(huán)控制，如果風(fēng)電機組還是同時滿足條件a和b，則變槳系統(tǒng)繼續(xù)順槳。

進一步，所述步驟b)中，所述加速度設(shè)定閾值為速度上限閥值。

再進一步，所述步驟e)中，所述設(shè)定時間t的取值范圍從0秒到20秒。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：根據(jù)風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速和加速度值判斷風(fēng)電機組是否處于陣風(fēng)下，通過直接給定目標槳距角為90度，變槳收槳速率增加到最大值，從而使風(fēng)機避免在陣風(fēng)情況下發(fā)生超速，并降低載荷，提高風(fēng)電機組運行的穩(wěn)定性和安全性。核心思想是提前變槳和快速變槳，只要轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速，加速度超過上限閥值，而不去計算風(fēng)電機組的功率是否到額定功率，就提前進行變槳動作。

本發(fā)明本著在陣風(fēng)工況下，其判斷依據(jù)是風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速，同時風(fēng)電機組的加速度超過上限值，此時將變槳槳距角目標值直接設(shè)定90度，同時收槳速率增加到設(shè)定閥值，轉(zhuǎn)矩控制輸出保持為原轉(zhuǎn)矩值。風(fēng)電機組經(jīng)過t秒后在判斷風(fēng)電機組是否還處在陣風(fēng)狀態(tài)，通過判斷風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速和加速度是否同時滿足，如果不是，則風(fēng)電機組切換到常規(guī)閉環(huán)工作模式，如果風(fēng)電機組還處在陣風(fēng)下，則變槳系統(tǒng)繼續(xù)順槳。如果風(fēng)電機組在陣風(fēng)前沒有滿發(fā)的，使變槳在額定功率以前提前動作；從而有效抑制在陣風(fēng)工況下風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超調(diào)，減少由于停機帶來的發(fā)電量損失，而又不增加機組疲勞載荷。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：有效抑制在陣風(fēng)工況下風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超調(diào)，減少由于停機帶來的發(fā)電量損失，而又不增加機組疲勞載荷；穩(wěn)定性較好、安全性較高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明的實施例風(fēng)電機組陣風(fēng)圖。

圖3是本發(fā)明的實施例風(fēng)電機組槳角對比圖。

圖4是本發(fā)明的實施例風(fēng)電機組發(fā)電機轉(zhuǎn)速對比圖。

圖5是本發(fā)明的實施例風(fēng)電機組功率對比圖。

圖6是本發(fā)明的實施例風(fēng)電機組塔架前后推理對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

參照圖1～圖6，一種變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

a)檢測風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速ω是否大于風(fēng)電機組的額定轉(zhuǎn)速ωrate；

b)計算風(fēng)電機組的加速度δω/δt是否大于加速度設(shè)定閾值；

c)如果風(fēng)電機組同時滿足a和b兩個條件，則變槳角度直接給定為90度，進行開環(huán)控制，同時變槳速率增加到設(shè)定閥值；

d)在變槳開環(huán)控制的時候，轉(zhuǎn)矩控制輸出保持為原轉(zhuǎn)矩值；

e)經(jīng)過順槳設(shè)定時間t之后，如果風(fēng)電機組不滿足a和b的條件，則變槳控制切換到常規(guī)閉環(huán)控制，如果風(fēng)電機組還是同時滿足條件a和b，則變槳系統(tǒng)繼續(xù)順槳。

進一步，所述步驟b)中，所述加速度設(shè)定閾值為速度上限閥值。

再進一步，所述步驟e)中，所述設(shè)定時間t的取值范圍從0秒到20秒。

圖1為本發(fā)明變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法的流程示意圖?？稍谶x擇的風(fēng)電機組上進行執(zhí)行，表1是本發(fā)明的實施例風(fēng)電機組參數(shù)：

表1

所述變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法的步驟如下：

步驟1：檢測風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速ω的實際值。

步驟2：獲取風(fēng)電機組的額定轉(zhuǎn)速ωrate的設(shè)定值。

步驟3：比較實際轉(zhuǎn)速ω>ωrate是否成立，如果成立，則進入到下一步驟。

步驟4：計算風(fēng)電機組的加速度α＝δω/δt>αmax是否成立，如果成立，則進行下一步。

步驟5：設(shè)定變槳系統(tǒng)的槳距角的目標值為90度，同時將變槳速率設(shè)定為最大值。

步驟6：轉(zhuǎn)矩控制輸出保持為原轉(zhuǎn)矩值。

步驟7:t秒后進行步驟3操作，如果步驟3不成立，則變槳控制器控制模式切換到常規(guī)閉環(huán)控制模式。根據(jù)pi算法給定槳距角和設(shè)定原先的變槳速率。如果步驟3條件成立，則進行下一步。

步驟8：判斷步驟4的條件是否成立。如果步驟4不成立，則變槳控制器控制模式切換到常規(guī)閉環(huán)控制模式。根據(jù)pi算法給定槳距角和設(shè)定原先的變槳速率。如果步驟4條件成立，則繼續(xù)執(zhí)行步驟5。

本實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法，包括以下步驟：A)檢測風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速ω是否大于風(fēng)電機組的額定轉(zhuǎn)速ωrate；B)計算風(fēng)電機組的加速度Δω/Δt是否大于加速度設(shè)定閾值；C)如果風(fēng)電機組同時滿足A和B兩個條件，則變槳角度直接給定為90度，進行開環(huán)控制，同時變槳速率增加到設(shè)定閥值；D)在變槳開環(huán)控制的時候，轉(zhuǎn)矩控制輸出保持為原轉(zhuǎn)矩值；E)經(jīng)過順槳設(shè)定時間T之后，如果風(fēng)電機組不滿足A和B的條件，則變槳控制切換到常規(guī)閉環(huán)控制，如果風(fēng)電機組還是同時滿足條件A和B，則變槳系統(tǒng)繼續(xù)順槳。本發(fā)明提供一種穩(wěn)定性較好、安全性較高的變速變槳風(fēng)電機組陣風(fēng)控制方法。

技術(shù)研發(fā)人員：婁堯林;葉杭冶;潘東浩;章錦雷;王貴子
受保護的技術(shù)使用者：浙江運達風(fēng)電股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.20
技術(shù)公布日：2017.09.05