一种永磁直驱风机主控系统机组自动启停的控制方法与流程

文档序号:19422427发布日期:2019-12-14 01:41阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种永磁直驱风机主控系统机组自动启停的控制方法,其特征在于:使用状态机切换方法实现风机的启停过程控制,在启动过程中机组每到达一个模式,在该模式下具备相应的控制目标,当电机转速、叶片桨距角及延时时间达到设定值后,机组进入下一个状态机模式。

2.如权利要求1所述的控制方法,其特征在于:将机组在启动运行并网过程中的状态分为初始化模式、待机模式、启动模式、预加速模式、加速模式、并网模式、停机模式、服务模式,按照如下步骤对机组状态机模式进行切换操作:

步骤1,主控系统在初始化模式进行自检并初始化系统参数、全局变量,初始化通过后进入待机模式状态;

步骤2,在待机模式下当全局停机等级与全局偏航等级均小于设定值,且风机处于顺桨角最大状态,变流器自检完成;在塔基柜或显示器上按下启动按钮,或风机停机经过一段延时后自启动时间到,此时进入机组启动模式;在待机模式下,叶片的目标桨距角为θb_max;

步骤3,在启动模式下,叶片的目标桨距角为θb_t2,叶片目标开桨速率为wb_t2,主控系统向变流器下发预充电指令,之后主控下发网侧启动指令,进行网侧调制,同时等待机侧调制;当电机转速达到ng_t2,并经过延时tdelay2后,机组进入预加速模式;

步骤4,在预加速模式下,调整叶片的目标桨距角为θb_t3,叶片目标开桨速率为wb_t3,当电机转速达到ng_t3,并且机舱对风误差小于设定值后,并经过延时tdelay3,机组进入加速模式;

步骤5,在加速模式下,调整叶片的目标桨距角为θb_t4,叶片目标开桨速率为wb_t4,当电机转速达到ng_t4,并经过延时tdelay4,机组进入并网模式;

步骤6,在并网模式下,如果机侧已调制,则主控系统首次向变流器下发目标转矩指令,机组执行转矩变桨联合控制;当风速逐渐升高时,主控系统依次经过最大风能捕捉区,恒转速区、恒功率区,分别以维持机组出力最大为控制目标,以维持电机转区恒定为控制目标,以维持机组出力在额定功率为控制目标;

步骤7,当全局停机等级大于设定值时,机组立刻进入停机模式;在启动模式、预加速模式、加速模式及并网模式下,若全局停机等级大于设定值,延时后进入停机模式;

步骤8,在停机模式下,当机组叶片达到最大桨距角后延时设定时间后进入待机模式;在待机模式下,当塔基柜面板将服务模式开关按下,则机组进入服务模式,在服务模式下,当塔基柜面板将服务模式开关复归,则进入停机模式。

3.如权利要求2所述的控制方法,其特征在于:所述桨距角设定值θb_max、θb_t2、θb_t3、θb_t4依次是88°、75°、40°、0°,叶片目标开桨速率设定值wb_t2、wb_t3、wb_t4依次是2.5°/s,1.5°/s,1.1°/s,电机转速设定值ng_t2、ng_t3、ng_t4依次是0.2rpm、1.2rpm、6.5rpm。

4.如权利要求2所述的控制方法,其特征在于:所述延时时间tdelay2、tdelay3、tdelay4依次是15s、20s、0s。

5.如权利要求2所述的控制方法,其特征在于:所述机组启动的过程是:主控系统自检完成后,机组启动,主控系统向变流器下发预充电指令,直流母线建压,主断路器吸合后,进行网侧调制,之后主控系统向变桨系统发出启动位置变桨目标速率;在此过程中,当电机转速达到目标值后,主控系统向变桨系统发出预加速位置变桨目标速率;在此过程中,当电机转速达到目标值后,主控系统向变桨系统发出加速位置变桨目标速率;在此过程中,当电机转速达到目标值后进行机侧调制,之后进入并网模式,主控系统向变流器下发并网指令,变流器进行机侧调制后向主控上送等待转矩指令,主控系统下发目标转矩,变流器对电机进行控制,机组并网发电,至此启动过程结束。

6.如权利要求5所述的控制方法,其特征在于:机组在进入设计额定风速以下的最大风能捕捉区运行时,目标转矩与目标功率的计算方法如下:

(a)建立风机运行仿真模型,确定模型的边界条件与约束条件;

(b)对上述模型进行求解,仿真得到风能利用系数与叶尖速比之间的cp-λ曲线,获得最大的风能利用系数cp及其对应的最佳叶尖速比λopt;

(c)建立机组目标功率函数与目标转矩函数:

(d)将步骤(b)中求得的最大的风能利用系数cp及其对应的最佳叶尖速比λopt代入步骤(c),即求出目标转矩与目标功率,进而下发给变流器。

7.如权利要求2所述的控制方法,其特征在于:所述机组停机的过程是:当停机相关事件触发后,如果机组处于待机模式且全局停机等级不小于设定值,或者机组处于运行模式且全局停机等级大于设定值,延时后则根据设定的收桨速率及所处的任务周期计算出该周期内目标的收桨角度,根据停机等级向变桨系统下发顺桨速率指令,执行叶片顺桨过程;之后主控系统向变流器下发停机指令,变流器停止调制、机侧隔离开关和网侧断路器断开,机组计算给出递减的目标转矩,当电机转速降低到设定临界值以下,或者叶片桨角达到最大设定角度后,经一段时间的延时,停机过程结束,机组进入待机模式。

8.如权利要求2所述的控制方法,其特征在于:在机组并网运行的过程中,若电机转速降低到第一级临界转速值并持续较短设定时长后,或者电机转速降低到第二级临界转速值并持续较长设定时长后,激活低转速停机事件;若电机转速降低到第三级临界转速值后则立刻激活低转速停机事件,之后执行停机流程。


技术总结
本发明公开一种永磁直驱风机主控系统机组自动启停的控制方法,使用状态机切换方法实现风机的启停过程控制,将机组在启动运行并网过程中的状态分为初始化模式、待机模式、启动模式、预加速模式、加速模式、并网模式、停机模式、服务模式,在启动过程中机组每到达一个模式,在该模式下具备相应的控制目标,当电机转速、叶片桨距角及延时时间达到设定值后,机组进入下一个状态机模式。此种控制方法可实现机组在无人值守的情况下根据外界环境及机组自身状况实现风机自动启停,启停过程中主控系统与变流器、变桨系统协同控制,最终保障机组的安全稳定运行。

技术研发人员:王奔;徐卫峰;牛洪海;陈俊;吴波;王淑超
受保护的技术使用者:南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日:2019.03.19
技术公布日:2019.12.13
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