風電機組及其穩(wěn)定控制裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風電技術領域，尤其涉及一種風電機組及其穩(wěn)定控制裝置與方法。
【背景技術】
[0002]風力發(fā)電機組(以下簡稱“風電機組”)在運行時，時而會受到來自由變化無常的強陣風或湍流引起的襲擊，這極易導致風電機組過載荷(風電機組能承受的最大風速)而發(fā)生結構的形變，出現(xiàn)倒塌、飛車等事故，嚴重影響了風電機組的安全運行，減小了風電機組的使用壽命，同時對風電機組上的維護人員帶來巨大的生命威脅。
[0003]現(xiàn)有技術中，可通過風電機組的變槳系統(tǒng)克服一些強陣風的沖擊，但由于變槳系統(tǒng)的反應速度太慢，存在滯后性，因此不適應強陣風的瞬間沖擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實施例提供一種風電機組及其穩(wěn)定控制裝置與方法，以避免強陣風沖擊對風電機組帶來的損害。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提供了一種風電機組的穩(wěn)定控制裝置，包括:設置在所述風電機組的預定位置的陀螺儀穩(wěn)定器，以及與所述陀螺儀穩(wěn)定器和所述風電機組的供電主回路連接的控制器;所述控制器用于控制所述陀螺儀穩(wěn)定器旋轉，以穩(wěn)定所述預定位置的載荷;并且，在所述風電機組的發(fā)電機的轉速高于第一閾值時，控制所述陀螺儀穩(wěn)定器從所述供電主回路中攝取電能，提高所述陀螺儀穩(wěn)定器的轉速，將電能存儲為機械能，以降低所述風電機組輸出至電網(wǎng)的電能;在所述發(fā)電機轉速低于第二閾值時，控制所述陀螺儀穩(wěn)定器降低轉速，將機械能轉換為電能釋放至所述風電機組供電主回路中，以提高所述風電機組輸出至電網(wǎng)的電能。
[0006]進一步地，所述預定位置包括:風電機組的機艙內(nèi)和/或塔筒頂部。
[0007]進一步地，所述控制器連接在所述發(fā)電機及所述電網(wǎng)之間，或連接在風電機組變流器的直流側。
[0008]進一步地，所述陀螺儀穩(wěn)定器為兩自由度陀螺儀穩(wěn)定器或三自由度陀螺儀穩(wěn)定器。
[0009]本發(fā)明的實施例還提供了一種風電機組，包括依次連接的發(fā)電機、如前所述的風電機組的穩(wěn)定控制裝置及變流器。
[0010]本發(fā)明的實施例還提供了一種應用于如前所述的風電機組的穩(wěn)定控制裝置執(zhí)行的風電機組的穩(wěn)定控制方法，所述方法包括:所述控制器控制所述陀螺儀穩(wěn)定器旋轉，以穩(wěn)定所述預定位置的載荷;并且，在發(fā)電機的轉速高于第一閾值時，控制所述陀螺儀穩(wěn)定器從所述風電機組供電主回路中攝取電能，提高所述陀螺儀穩(wěn)定器的轉速，將電能存儲為機械能，以降低所述風電機組輸出至電網(wǎng)的電能;在所述發(fā)電機轉速低于第二閾值時，控制所述陀螺儀穩(wěn)定器降低轉速，將機械能轉換為電能釋放至所述風電機組供電主回路中，以提高所述風電機組輸出至電網(wǎng)的電能。
[0011]本發(fā)明實施例提供的風電機組及其穩(wěn)定控制裝置與方法，通過在風電機組的載荷關鍵點位置安裝陀螺儀穩(wěn)定器，以避免強陣風沖擊對風電機組帶來的損害；同時將陀螺儀穩(wěn)定器通過控制器與風電機組供電主回路連接，實現(xiàn)儲存和釋放能量，提高了風電機組輸出功率的穩(wěn)定性，保障了電能質(zhì)量。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明示出的在風電機組機艙內(nèi)安裝的陀螺儀穩(wěn)定器的一個示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明示出的在風電機組塔筒頂部安裝的陀螺儀穩(wěn)定器的一個示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明提供的風電機組的穩(wěn)定控制裝置控制原理一個實施例的示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明提供的風電機組的穩(wěn)定控制裝置控制原理另一個實施例的示意圖。
[0016]附圖標號說明
[0017]1-陀螺儀穩(wěn)定器;2-控制器;3-變流器;4-變壓器。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明實施例的風電機組及其穩(wěn)定控制裝置與方法進行詳細描述。
[0019]實施例一
[0020]本實施例提供了一種風電機組的穩(wěn)定控制裝置，該穩(wěn)定控制裝置包括:設置在風電機組的預定位置的陀螺儀穩(wěn)定器I，以及與陀螺儀穩(wěn)定器I和風電機組供電主回路連接的控制器2。如圖1和圖2所示，分別示出了在預定位置如風電機組的機艙內(nèi)、塔筒頂部安裝了陀螺儀穩(wěn)定器I的場景示意圖。
[0021]具體地，陀螺儀穩(wěn)定器I是用高速回轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置，其主要部分是一個對旋轉軸以極高角速度旋轉的轉子，轉子裝在一支架內(nèi)；在通過轉子中心軸上加一內(nèi)環(huán)架，那么陀螺儀就可環(huán)繞平面兩軸作自由運動，此為二自由度陀螺儀穩(wěn)定器I;如果在內(nèi)環(huán)架外再加上一外環(huán)架，這時陀螺儀穩(wěn)定器I有兩個平衡環(huán)，可以環(huán)繞平面三軸作自由運動，此為三自由度陀螺儀穩(wěn)定器I。
[0022]在使用陀螺儀穩(wěn)定器I時，將其固定安裝在某一設備或裝置上，當該設備或裝置前后左右擺動時，陀螺儀穩(wěn)定器I內(nèi)的轉子會高速旋轉并自由的擺動，轉子的運動產(chǎn)生的力矩方向和設備或裝置擺動的方向相反，故阻礙其擺動，因此陀螺儀穩(wěn)定器I的作用為穩(wěn)定設備或裝置，避免其擺動的幅度過大，影響運行的安全性。
[0023]如圖1所示，為本發(fā)明示出的在風電機組機艙內(nèi)安裝的陀螺儀穩(wěn)定器的一個示意圖，在風電機組正常運行時，機艙的主要工作是在水平面內(nèi)旋轉，以調(diào)節(jié)對風的角度，改變風電機組的輸出功率，因此機艙的運動范圍大多在一個平面內(nèi)，則采用二自由度陀螺儀穩(wěn)定器I即可滿足穩(wěn)定需求，當然也可以采用三自由度陀螺儀穩(wěn)定器I。
[0024]如圖2所示，為本發(fā)明示出的在風電機組塔筒頂部安裝的陀螺儀穩(wěn)定器的一個示意圖，在強陣風的瞬間沖擊下，塔筒的頂部擺動的幅度最大，而且向各個方向都會擺動，因此在塔筒頂部安裝一個三自由度陀螺儀穩(wěn)定器1，以滿足任意方向的穩(wěn)定需要，可有效的遏制塔筒的擺動。
[0025]控制器2用于控制陀螺儀穩(wěn)定器I旋轉，以穩(wěn)定相應預定位置的載荷。在本實施例，陀螺儀穩(wěn)定器I除了具有穩(wěn)定關鍵節(jié)點載荷的作用外，還肩負調(diào)節(jié)風電機組供電主回路電能的作用。
[0026]具體地，在風電機組的發(fā)電機的轉速高于第一閾值時，控制器2控制陀螺儀穩(wěn)定器I從供電主回路中攝取電能，提高陀螺儀穩(wěn)定器I的轉速，將電能存儲為機械能，以降低風電機組輸出至電網(wǎng)的電能；在發(fā)電機轉速低于第二閾值時，控制陀螺儀穩(wěn)定器I降低轉速，將機械能轉換為電能釋放至風電機組供電主回路中，以提高風電機組輸出至電網(wǎng)的電能。
[0027]圖3和圖4分別示出了控制器2接入風電機組供電主回路時對應的控制原理示意圖。
[0028]具體地，上述供電主回路為從風電機組的發(fā)電機、變流器3、變壓器4到電網(wǎng)組成的回路。
[0029]在圖3中，控制器2接入的位置為變流器3中整流器和逆變器之間的直流側。
[