专利名称：风力发电机组的功率控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及机电控制技术，尤其涉及一种风力发电机组的功率控制方法及系统。
背景技术：
风能作为一种清洁、无污染的可再生能源，已经越来越受到人们的广泛关注。但是由于风资源的不确定性和风力发电机组本身的运行特性使风力发电机组的输出功率是波动的，这会影响电网的电能质量，例如电压暂降、谐波、闪变等。其中，以闪变为风力发电机组对电网的电能质量的主要负面影响之一，其是人对灯的光照度波动的主观视感。闪变会直接影响到风力发电机组并网点的电压稳定性和电力系统的安全性。
发明内容
本发明提供一种风力发电机组的功率控制方法及系统，用以解决现有技术中的闪变过大的问题。本发明实施例提供一种风力发电机组的功率控制方法，所述方法包括获取所述风力发电机组的实际转矩Tn和预设转矩Tm ；根据所述实际转矩Tn和所述预设转矩TM，判断是否同时启动所述风力发电机组的第一 PID控制器和第二 PID控制器，并根据判断结果判断是否向所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器发送启动信号。如上所述的风力发电机组的功率控制方法，优选地，将所述第一 PID控制器的额定增益和所述第二 PID控制器的额定增益设定为不同。如上所述的风力发电机组的功率控制方法，优选地，将所述第二 PID控制器的额定增益设定为所述第一 PID控制器的额定增益的4倍。如上所述的风力发电机组的功率控制方法，优选地，调整所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益，使所述风力发电机组的实际转矩不大于最大预设转矩或不小于最小预设转矩，所述最大预设转矩为当前转速对应的最大转矩，所述最小预设转矩为当前转速对应的最小转矩。如上所述的风力发电机组的功率控制方法，优选地，所述获取所述风力发电机组的实际转矩Tn和预设转矩Tm包括获取所述风力发电机组的实际转速；根据所述实际转速差获取所述风力发电机组的实际转矩Tn，所述实际转速差为当前时刻与预设时刻的实际转速的差值；根据预设的工作曲线以及所述实际转速获取所述风力发电机组的预设转矩TM。如上所述的风力发电机组的功率控制方法，优选地，所述根据所述实际转矩Tn和所述预设转矩TM，判断是否同时启动所述风力发电机组的第一 PID控制器和第二 PID控制器，并根据判断结果判断是否向所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器发送启动信号包括
比较I TN-TM| /Tm与预设阈值的差值；当I Tn-Tm I /Tm的值小于或等于所述预设阈值时，启动所述第一 PID控制器，并禁止所述第二 PID控制器工作；当所述|TN_TM|/TM的值大于所述预设阈值时，同时启动所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器；其中，所述第一 PID控制器的额定增益小于所述第二 PID控制器的额定增益。如上所述的风力发电机组的功率控制方法，优选地，将所述预设阈值设定为2% 10%。如上所述的风力发电机组的功率控制方法，优选地，在所述比较I Tn-Tm I /Tm与预设阈值的差值之前还包括判断所述风力发电机组的实际转速位于所述工作曲线的转速区间段；当所述实际转速位于第一转速区间段时，将所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的30% 60%，所述第一转速区间段的转速为大于或等于O且小于或等于ml ；当所述实际转速位于第二转速区间段时，将所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的60% 85%，所述第二转速区间段的转速为大于ml且小于或等于m2;当所述实际转速位 于第三转速区间段时，将所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的90% 100%，所述第三转速区间段的转速大于m2且小于或等于m3 ；当所述实际转速位于第四转速区间段时，将所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的70% 90%，所述第四转速区间段的转速大于m3且小于或等于m4;其中,600 ^ ml < m2 < m3 < m4,所述m4为所述风力发电机组的额定转速。本发明还提供了一种风力发电机组的功率控制系统，包括转矩获取模块，用于获取所述风力发电机组的实际转矩Tn和预设转矩Tm ；第一判断模块，用于根据所述实际转矩Tn和所述预设转矩TM，判断是否同时启动所述风力发电机组的第一 PID控制器和第二 PID控制器，并根据判断结果判断是否向所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器发送启动信号；其中，所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器，所述第一 PID控制器的额定增益和所述第二 PID控制器的额定增益不同。如上所述的风力发电机组的功率控制系统，优选地，所述第二 PID控制器的额定增益为所述第一 PID控制器的额定增益的4倍。如上所述的风力发电机组的功率控制系统，优选地，还包括限值模块，用于调整所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益，使所述风力发电机组的实际转矩不大于最大预设转矩或不小于最小预设转矩，所述最大预设转矩为当前转速对应的最大转矩，所述最小预设转矩为当前转速对应的最小转矩。12、根据权利要求9所述的风力发电机组的功率控制系统，其特征在于，所述转矩获取模块包括
第一获取模块，用于获取所述风力发电机组的实际转速；第二获取模块，用于根据所述实际转速差获取所述风力发电机组的实际转矩TN，所述实际转速差为当前时刻与预设时刻的实际转速的差值；第三获取模块，用于根据预设的工作曲线以及所述实际转速获取所述风力发电机组的预设转矩TM。如上所述的风力发电机组的功率控制系统，优选地，所述判断模块包括比较模块，用于比较所述|TN_TM|/TM的值与预设值的大小；启动选择模块，用于当ITN-TM|/Tm的值小于或等于预设阈值时，启动所述第一 PID控制器，并禁止所述第二 PID控制器工作，当所述I Tn-Tm I/Tm的值大于所述预设阈值时，同时启动所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器，其中，所述第一 PID控制器的额定增益小于所述第二 PID控制器的额定增益其中，所述预设阈值为2% 10%。如上所述的风力发电机组的功率控制系统，优选地，还包括增益调整模块，所述增益调整模块包括第二判断模块，用于判断所述风力发电机组的实际转速位于所述工作曲线的转速区间段，并当所述实际转速位于第一转速区间段时启动第一调整模块，当所述实际转速位于第二转速区间段时启动第二调整模块，当所述实际转速位于第三转速区间段时启动第三调整模块，当所述实际转速位于第四转速区间段时启动第四调整模块；所述第一调整模块，用于将所述第一 PID控制器的增益和所述第二 PID控制器的增益均调整为额定增益的30% 60%，所述第一转速区间段的转速为大于或等于O且小于或等于ml ；
所述第二调整模块，用于将所述第一 PID控制器的增益和所述第二 PID控制器的增益均调整为额定增益的60% 85%，所述第二转速区间段的转速为大于ml且小于或等于m2 ；所述第三调整模块，用于将所述第一 PID控制器的增益和所述第二 PID控制器的增益均调整为额定增益的90% 100%，所述第三转速区间段的转速大于m2且小于或等于m3 ；所述第四调整模块，用于将所述第一 PID控制器的增益和所述第二 PID控制器的增益均调整为额定增益的70% 90%，所述第四转速区间段的转速大于m3且小于或等于m4 ；其中,600 ^ ml < m2 < m3 < m4,所述m4为所述风力发电机组的额定转速。本发明提供的风力发电机组的功率控制方法及系统，根据所述实际转矩Tn和所述预设转矩Tm,判断是否同时启动所述风力发电机组的第一比例积分微分(proportionintegral differential,简称PID)控制器和第二 PID控制器,不仅可以减小风力发电机组的闪变，而且能够使该风力发电机组尽量工作在最佳状态下。
图1为根据本发明实施例一的风力发电机组的功率控制方法的流程图；图2A为采用一个PID控制器的风力发电机组的工作曲线图；图2B为采用两个PID控制器的风力发电机组的工作曲线图3A为根据本发明实施例四的风力发电机组的未采用转矩限值时的工作曲线图；图3B为根据本发明实施例四的风力发电机组的采用转矩限值时的工作曲线图；图4为根据本发明实施例五的风力发电机组的功率控制系统的结构示意图；图5为根据本发明实施例六的风力发电机组的功率控制系统的结构示意图；图6为根据本发明实施例七的风力发电机组的功率控制系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明采用至少两个PID控制器来控制风力发电机组的功率，即通过使用PID控制器逼近线性函数来控制非线性驱动器。PID控制器的个数可以是三个、四个甚至更多个，下述实施例仅以两个PID控制器来说明。具体地，PID控制器是反馈回路部件，其将收集到的数据与参考值进行比较并得到差值，然后把差值用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或保持在参考值。下述实施例中，采用PID控制器来调整风力发电机组的实际转矩，使得实际转矩靠近风力发电机组的预设转矩，即通过控制风力发电机组的实际转矩来达到控制风力发电机组的功率的目的，使该风力发电机组的闪变减小。这里的预设转矩可以根据实际需要自行设定。例如预设转矩为当前时刻前I秒的实际转矩，也可以是该风力发电机组最佳工作状态下的理想转矩。实施例一本实施例一提供一种风力发电机组的功率控制方法，该风力发电机组的控制方法适用于风力发电机组的功率控制系统。如图1所示，该功率控制方法包括步骤101，获取风力发电机组的实际转矩Tn和预设转矩TM。该步骤的执行主体可以是风力发电机组的功率控制系统，具体地，可以是风力发电机组的功率控制系统的主控单兀可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)。步骤102，根据实际转矩Tn和预设转矩TM，判断是否同时启动风力发电机组的第一PID控制器和第二 PID控制器，并根据判断结果判断是否向第一 PID控制器和第二 PID控制器发送启动信号。该步骤的执行主体可以是风力发电机组的功率控制系统，具体地，可以是风力发电机组的功率控制系统的主控单元可编程逻辑控制器。具体地，当判断结果为不同时启动风力发电机组的第一 PID控制器和第二 PID控制器，则将启动信号发送至相应的PID控制器处，以仅启动其中一个PID控制器；当判断结果为同时启动风力发电机组的第一PID控制器和第二 PID控制器，则将启动信号发送至第一 PID控制器和第二 PID控制器，以使第一 PID控制器和第二 PID控制器同时启动。根据本实施例一的风力发电机组的功率控制方法，通过实际转矩Tn和预设转矩Tm，来判断是否同时启动风力发电机组的第一 PID控制器和第二 PID控制器，以调整实际转矩Tn使其靠近预设转矩。即，可在实际转矩Tn和预设转矩Tm之间的差值较小时，仅启动其中一个PID控制器，以使实际转矩Tn靠近预设转矩TM。而当实际转矩Tn和预设转矩Tm之间的差值较大时，同时启动第一 PID控制器和第二 PID控制器，先使得实际转矩Tn以较快的速度靠近预设转矩TM，以保证该风力发电机组工作在最佳状态下，而当实际转矩Tn和预设转矩Tm之间的差值又较小时，此时可以仅启动其中一个PID控制器，以使实际转矩Tn以较为平稳的形式靠近预设转矩TM，达到减小闪变的目的。需要指出的是，在实际应用中，其中一个PID控制器是一直启动的，通过实际转矩Tn和预设转矩Tm来判断是否启动另外一个PID控制器，即是否同时启动第一 PID控制器和第二 PID控制器。· ·本实施例一采用两个增益不同的PID控制器，可以既可以使风力发电机组的闪变减小，又可以使该风力发电机组的工作状态较接近最佳工作状态，满足实际需要。下面以预设转矩Tm为最佳工作状态下的理想转矩来进行具体说明。如图2A所示，为仅采用一个PID控制器时该风力发电机组的实际转矩与实际转速的曲线关系示意图。如图2B所示，为采用两个PID控制器时该风力发电机组的实际转矩与实际转速的曲线关系示意图。从图中可以看出，图2A的曲线LI波动较大，而且偏离工作曲线L程度较大。该工作曲线为最佳工作状态下的该风力发电机组的转速与转矩的关系曲线图。可以根据下述公式来获取该工作曲线中的预设转矩TM，S卩Tm = kX(n)2，其中k = PX7r^fX^P , P为空气密度，π为常数，r为该风力发电机组的叶轮半径，
2 X G3 X /I3
Cp为该风力发电机组的风能利用系数，G为该风力发电机组的齿轮箱的传动比，λ为该风力发电机组的叶尖速比，λ =叶轮转速/风速，η为实际转速。该工作曲线为理想的工作曲线，在相应地转速下，如果该风力发电机组的实际转矩与该工作曲线的一致，则可判断该风力发电机组的工作状态最佳，即能够将风能转化为电能的效率最高。而图2Β的曲线L2波动较小，偏离工作曲线L的程度也较小。S卩，通过实时调整启动的PID控制器的个数，既能够减小闪变，又能够使该风力发电机控制系统接近最佳工作状态。优选地，第一 PID控制器和第二 PID控制器的额定增益不同。其中，额定增益包括额定比例增益、额定积分增益和额定微分增益。具体来说，第一PID控制器的额定比例增益小于第二 PID控制器的额定比例增益，第一 PID控制器的额定积分增益小于第二 PID控制器的额定积分增益，第一 PID控制器的额定微分增益小于第二 PID控制器的额定微分增益。如图2Α和2Β所示，假设第一 PID控制器的额定增益小于第二 PID控制器的额定增益，则可以在实际转矩Tn和预设转矩Tm之间的差值较小时，仅启动第一 PID控制器，即额定增益较小的PID控制器，使该风力发电机组的实际转矩以较平稳的方式靠近预设转矩。而当实际转矩Tn和预设转矩Tm之间的差值较大时，同时启动其中第一 PID控制器和第二 PID控制器，使其的实际转矩先以较快的速度靠近预设转矩，当实际转矩Tn和预设转矩Tm之间的差值又较小时，可以仅启动第一 PID控制器。优选地，第二 PID控制器的额定增益为第一 PID控制器的额定增益的4倍。可通过分别调整第一 PID控制器和第二 PID控制器的实际增益来达到减少闪变的目的。第一 PID控制器和第二 PID控制器的实际增益可以分别与其自身的额定增益相关，例如实际增益可以就是额定增益，也可以是额定增益的一百分比系数。例如在某一时刻，第一PID控制器的实际增益为其自身额定增益的30%，第二 PID控制器的实际增益同样为其自身额定增益的30%。这里的百分比系数还可以根据实际需要进行设定为相同或者不同。实施例二本实施例二对实施例一的风力发电机组的功率控制方法做进一步改进。可为每个转速设定其所对应的最大预设转矩和最小预设转矩，即对转矩进行转矩限值处理。具体地，可以通过调整第一 PID控制器的实际增益和第二 PID控制器的实际增益，使风力发电机组的实际转矩不大于最大预设转矩或不小于最小预设转矩，最大预设转矩为当前转速对应的最大转矩，最小预设转矩为当前转速对应的最小转矩。可选地，最大预设转矩可谓1. 2kXn2，最小预设转矩可为O. 8kXn2。其中，η为实际转速。本实施例二的风力发电机组的功率控制方法通过采用转矩限值，能够保证该风力发电机组的实际转矩不会超出预设范围，这样，就可以进一步减小该风力发电机组的闪变。这时由于，风力发电机组在实际运行中，风速在某个瞬间可能会迅速变大，这就会直接导致该风力发电机组的转速突然变得非常大，从而加剧闪变。此时若采用本实施例的转矩限值处理，可以将风速突然变大之后所产生的能量加到该风力发电机组的转速上，即增大转速。由于风力发电机组的转速并不会突然间增大，而是逐渐增大的，相对来说变化比较缓慢，从而可以减小由于风速突然变大给该风力发电机组带来的闪变。同理，当风速在某个瞬间突然变得非常小时，会直接导致风力发电机组的转矩突然变得非常小。从而加剧闪变。此时若采用本实施例的转矩限值处理，可以进行减小转速的处理。由于风力发电机组的转速并不会突然间减小，而是逐渐减小的，相对来说变化比较缓慢，从而可以减小由于风速突然间变得非常小而给该风力发电机组带来的闪变。实施例三本实施例三对实施例一和实施例二的风力发电机组的功率控制方法做进一步具体地描述。 其中，步骤101具体包括步骤1011，获取风力发电机组的实际转速。获取风力发电机组的实际转速的方法很多，通常采用测量的方式来获取风力发电机组的实际转速。步骤1012，根据实际转速差获取风力发电机组的实际转矩Tn，实际转速差为当前时刻与预设时刻的实际转速的差值。可选地，该预设时刻可以为当前时刻的前I秒。具体地，可以通过第一 PID或第二 PID来计算实际转矩ΤΝ，现有技术中已经有很多通过PID来计算实际转矩Tn的方法，在此不再赘述。步骤1013，根据预设的工作曲线以及实际转速获取风力发电机组的预设转矩ΤΜ。本实施例三中的预设的工作曲线为根据实际需要预设风力发电机组的最佳转速与最佳转矩的曲线关系图。当该风力发电机组实际工作的曲线图与该工作曲线越吻合越好。由于风力发电机组的特殊性，需要从风中提取能量。但是在不同风速下，风力发电机组的采用不同的转速和转矩，会得到不同的风的转换能量。而该工作曲线就是在所有的转速下，采用相应的转矩就能从风中获取最大的能量所设定的曲线。实施例四本实施例四对上述实施例风力发电机组的功率控制方法做具体地说明。其中，步骤102具体包括比较I TN-TM| /Tm与预设阈值的差值；当I TN-TM|/Tm的值小于或等于预设阈值时，启动第一 PID控制器，禁止第二 PID控制器工作；当I Tn-TmI/Tm的值大于预设阈值时，同时启动第一 PID控制器和第二 PID控制器；
其中，第一 PID控制器的额定增益小于第二 PID控制器的额定增益。预设阈值可以根据实际需要进行设定。优选地，预设阈值为2% 10%。本实施例四的风力发电机组的功率控制方法，当I Tn-TmI/Tm的值小于或等于预设阈值时，采用仅启动第一 PID控制器的方法，来使该风力发电机组的实际转矩靠近工作曲线上当前实际转速对应的预设转矩，以使该风力发电机组在闪变较小的情况下达到预设转矩。而当I TN-TM|/Tm的值大于预设阈值时，同时启动第一 PID控制器和第二 PID控制器，SP当实际转矩与预设转矩差距过大时，要通过这两个PID控制器使实际转矩快速靠近预设转矩，当I Tn-Tm I /Tm的值小于或等于预设阈值时，停止第二 PID控制器的工作，仅启动第一 PID控制器使实际转矩以较为平稳的方式靠近预设转矩。具体地，如图3A所示，为本实施例四所采用的工作曲线。首先，判断风力发电机组的实际转速位于工作曲线的转速区间段；当实际转速位于第一转速区间段时，将第一 PID控制器的实际增益和第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的30% 60%，第一转速区间段的转速为大于或等于O且小于或等于ml ；当实际转速位于第二转速区间段时，将第一 PID控制器的实际增益和第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的60% 85%，第二转速区间段的转速为大于ml且小于或等于m2 ；当实际转速位于第三转速区间段时，将第一 PID控制器的实际增益和第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的90% 100%，第三转速区间段的转速大于m2且小于或等于m3 ；当实际转速位于 第四转速区间段时，将第一 PID控制器的实际增益和第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的70% 90%，第四转速区间段的转速大于m3且小于或等于m4 ；其中,600 ^ ml < m2 < m3 < m4, m4为风力发电机组的额定转速。上述ml、m2、m3以及m4可根据当地的实际情况来设定。例如，在某一城市，可以将ml 设定为 600rpm, m2 设定为 610rpm, m3 设定为 1400rpm, m4 设定为 1410rpm。这样，在各个风力发电机组的转速区间段设定第一 PID控制器和第二 PID控制器的实际增益，使得对风力发电机组的转矩的调整更加符合需要，以减小闪变。当采用转矩限值时，如图3B所示，L3和L4分别为第二转速区间的最大转矩曲线和最小转矩曲线。例如，当前转速为s时，s大于ml且小于或等于m2，s所对应的最大转矩为T4，s所对应的最小转矩为T5，则在实际应用中，调整第一 PID控制器和第二 PID控制器的实际增益来保证当转速为s时，该风力发电机组的实际转矩不大于T4且不小于T5，优选地，可以为T4或T5。这样，进一步减小了该风力发电机组的闪变，并且使该风力发电机组尽量工作在最佳状态下。实施例五本实施例五提供一种风力发电机组的功率控制系统，如图4所示，为该风力发电机组的功率控制系统400的结构示意图，包括转矩获取模块401和第一判断模块402。其中，转矩获取模块401用于获取风力发电机组的实际转矩Tn和预设转矩Tm ;第一判断模块402，其与转矩获取模块401连接，用于根据实际转矩Tn和预设转矩TM，判断是否同时启动风力发电机组的第一 PID控制器和第二 PID控制器，并根据判断结果判断是否向第一 PID控制器和第二 PID控制器发送启动信号。具体地，当判断结果为不同时启动风力发电机组的第一 PID控制器和第二 PID控制器，则将启动信号发送至相应的PID控制器处，以仅启动其中一个PID控制器；当判断结果为同时启动风力发电机组的第一PID控制器和第二 PID控制器，则将启动信号发送至第一 PID控制器和第二 PID控制器，以使第一 PID控制器和第二 PID控制器同时启动。优选地，该风力发电机组的功率控制系统400还包括第一 PID控制器(图中未示出)和第二 PID控制器(图中未示出)，其中，第一 PID控制器的额定增益和第二 PID控制器的额定增益不同。例如，第一 PID控制器的额定增益小于第二 PID控制器的额定增益，具体来说，第二 PID控制器的额定增益可以为第一 PID控制器的额定增益的4倍。其中，额定增益包括额定比例增益、额定积分增益和额定微分增益。具体来说，第
一PID控制器的额定比例增益小于第二 PID控制器的额定比例增益，第一 PID控制器的额定积分增益小于第二 PID控制器的额定积分增益，第一 PID控制器的额定微分增益小于第
二PID控制器的额定微分增益。关于实际增益与额定增益的关系，与实施例一的一致，在此不再进行赘述。本实施例四的风力发电机组的功率控制系统可以执行本发明所提供的风力发电机组的功率控制方法的任意实施例，具备相应的功能模块，该系统具体可以由软件和/或硬件结合的方式来实现，例如可以集成在风力发电机组中主控单元可编程逻辑控制器。根据本实施例四的风力发电机组的功率控制系统400，通过第一判断模块402来选择是否同时启动两个PID控制器调整实际转矩，以对风力发电机组的功率进行控制，达到减小闪变的目的。即，通过转矩获取模块401获取实际转矩Tn和预设转矩TM，然后通过第一判断模块402计算实际转矩和预设转矩的绝对差值，再计算该绝对差值与预设转矩的比值，根据该比值判断是否同时启动第一 PID控制器和第二 PID控制器。当比值过大时，说明该实际转矩与预设转矩的偏离程度过大，此时，同时启动第一 PID控制器和第二 PID控制器，能够增大PID控制器的作用效果，使得实际转矩快速靠近预设转矩，以在短时间内减小闪变，将功率维持在预设功率附近。当比值较小时，说明该实际转矩与预设转矩的偏离程度较小，此时，仅启动其中一个PID控制器，优选为比例增益较小的PID控制器，使得实际转矩以缓慢的变化靠近预设转矩。这样，通过该两个PID控制器就可以达到减小风力发电机组的闪变的目的，又能够使该风力发电机组尽量工作在最佳状态下。需要指出的是，在实际应用中，其中一个PID控制器是一直启动的，通过实际转矩Tn和预设转矩Tm来判断是否启动另外一个PID控制器，即是否同时启动第一 PID控制器和第二 PID控制器。优选地，该风力发电机组的功率控制系统还包括限值模块(图中未示出)。该限制模块用于调整第一 PID控制器的实际增益和第二 PID控制器的实际增益，使风力发电机组的实际转矩不大于最大预设转矩或不小于最小预设转矩，最大预设转矩为当前转速对应的最大转矩，最小预设转矩为当前转速对应的最小转矩。该限值模块可以通过对该风力发电机组的转矩的限定来减小该风力发电机组的闪变。最大预设转矩和最小预设转矩的获取方法可以与实施例二中的一致，在此不再赘述。实施例六本实施例六对实施例五的风力发电机组的功率控制系统做进一步地说明，如图5所示，为根据本实施例六的风力发电机组的功率控制系统400的结构示意图。具体地，转矩获取模块401包括第一获取模块4011用于获取风力发电机组的实际转速；第二获取模块4012与第一获取模块4011连接，用于根据实际转速获取风力发电机组的实际转矩Tn ;第三获取模块4013与第一获取模块4011连接，用于根据预设的工作曲线以及实际转速获取风力发电机组的预设转矩TM。该预设的工作曲线可以预先存储在该第三获取模块4013中。该工作曲线为最佳工作状态下的该风力发电机组的转速与转矩的关系曲线图。可以根据下述公式来获取该工作曲线中的预设转矩TM，S卩Tm = kX (n)2，其中
权利要求
1.一种风力发电机组的功率控制方法，其特征在于，所述方法包括 获取所述风力发电机组的实际转矩Tn和预设转矩Tm ； 根据所述实际转矩1和所述预设转矩Tm，判断是否同时启动所述风力发电机组的第一PID控制器和第二 PID控制器，并根据判断结果判断是否向所述第一 PID控制器和所述第二PID控制器发送启动信号。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组的功率控制方法，其特征在于，将所述第一PID控制器的额定增益和所述第二 PID控制器的额定增益设定为不同。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组的功率控制方法，其特征在于，将所述第二PID控制器的额定增益设定为所述第一 PID控制器的额定增益的4倍。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组的功率控制方法，其特征在于，调整所述第一PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益，使所述风力发电机组的实际转矩不大于最大预设转矩或不小于最小预设转矩，所述最大预设转矩为当前转速对应的最大转矩，所述最小预设转矩为当前转速对应的最小转矩。
5.根据权利要求1所述的风力发电机组的功率控制方法，其特征在于，所述获取所述风力发电机组的实际转矩Tn和预设转矩Tm包括 获取所述风力发电机组的实际转速； 根据所述实际转速差获取所述风力发电机组的实际转矩Tn，所述实际转速差为当前时刻与预设时刻的实际转速的差值； 根据预设的工作曲线以及所述实际转速获取所述风力发电机组的预设转矩Tm。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的风力发电机组的功率控制方法,其特征在于，所述根据所述实际转矩Tn和所述预设转矩Tm，判断是否同时启动所述风力发电机组的第一PID控制器和第二 PID控制器，并根据判断结果判断是否向所述第一 PID控制器和所述第二PID控制器发送启动信号包括 比较I Tn-Tm I /Tm与预设阈值的差值； 当I Tn-Tm I /Tm的值小于或等于所述预设阈值时，启动所述第一 PID控制器，并禁止所述第二 PID控制器工作； 当所述I Tn-TmI/Tm的值大于所述预设阈值时，同时启动所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器； 其中，所述第一 PID控制器的额定增益小于所述第二 PID控制器的额定增益。
7.根据权利要求6所述风力发电机组的功率控制方法，其特征在于，将所述预设阈值设定为2% 10%。
8.根据权利要求6所述的风力发电机组的功率控制方法，其特征在于，在所述比较I Tn-Tm I/Tm与预设阈值的差值之前还包括 判断所述风力发电机组的实际转速位于所述工作曲线的转速区间段； 当所述实际转速位于第一转速区间段时，将所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的30% 60%，所述第一转速区间段的转速为大于或等于0且小于或等于ml ； 当所述实际转速位于第二转速区间段时，将所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的60% 85%，所述第二转速区间段的转速为大于ml且小于或等于m2 ； 当所述实际转速位于第三转速区间段时，将所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的90% 100%，所述第三转速区间段的转速大于m2且小于或等于m3 ； 当所述实际转速位于第四转速区间段时，将所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益均调整为额定增益的70% 90%，所述第四转速区间段的转速大于m3且小于或等于m4 ； 其中,600 ^ ml < m2 < m3 < m4,所述m4为所述风力发电机组的额定转速。
9.一种风力发电机组的功率控制系统，其特征在于，包括 转矩获取模块，用于获取所述风力发电机组的实际转矩Tn和预设转矩Tm ； 第一判断模块，用于根据所述实际转矩Tn和所述预设转矩TM，判断是否同时启动所述风力发电机组的第一 PID控制器和第二 PID控制器，并根据判断结果判断是否向所述第一PID控制器和所述第二 PID控制器发送启动信号； 其中，所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器，所述第一 PID控制器的额定增益和所述第二 PID控制器的额定增益不同。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组的功率控制系统，其特征在于，所述第二PID控制器的额定增益为所述第一 PID控制器的额定增益的4倍。
11.根据权利要求9所述的风力发电机组的功率控制系统，其特征在于，还包括 限值模块，用于调整所述第一 PID控制器的实际增益和所述第二 PID控制器的实际增益，使所述风力发电机组的实际转矩不大于最大预设转矩或不小于最小预设转矩，所述最大预设转矩为当前转速对应的最大转矩，所述最小预设转矩为当前转速对应的最小转矩。
12.根据权利要求9所述的风力发电机组的功率控制系统，其特征在于，所述转矩获取模块包括 第一获取模块，用于获取所述风力发电机组的实际转速； 第二获取模块，用于根据所述实际转速差获取所述风力发电机组的实际转矩Tn，所述实际转速差为当前时刻与预设时刻的实际转速的差值； 第三获取模块，用于根据预设的工作曲线以及所述实际转速获取所述风力发电机组的预设转矩Tm。
13.根据权利要求9所述的风力发电机组的功率控制系统，其特征在于，所述判断模块包括 比较模块，用于比较所述I Tn-TmI/Tm的值与预设值的大小； 启动选择模块，用于当I Tn-TmI /Tm的值小于或等于预设阈值时，启动所述第一 PID控制器，并禁止所述第二 PID控制器工作，当所述I Tn-TmI/Tm的值大于所述预设阈值时，同时启动所述第一 PID控制器和所述第二 PID控制器，其中，所述第一 PID控制器的额定增益小于所述第二 PID控制器的额定增益其中，所述预设阈值为2% 10%。
14.根据权利要求9 13中任一项所述的风力发电机组的功率控制系统，其特征在于，还包括增益调整模块，所述增益调整模块包括 第二判断模块，用于判断所述风力发电机组的实际转速位于所述工作曲线的转速区间段，并当所述实际转速位于第一转速区间段时启动第一调整模块，当所述实际转速位于第二转速区间段时启动第二调整模块，当所述实际转速位于第三转速区间段时启动第三调整模块，当所述实际转速位于第四转速区间段时启动第四调整模块； 所述第一调整模块，用于将所述第一 PID控制器的增益和所述第二 PID控制器的增益均调整为额定增益的30% 60%，所述第一转速区间段的转速为大于或等于O且小于或等于ml ； 所述第二调整模块，用于将所述第一 PID控制器的增益和所述第二 PID控制器的增益均调整为额定增益的60% 85%，所述第二转速区间段的转速为大于ml且小于或等于m2 ；所述 第三调整模块，用于将所述第一 PID控制器的增益和所述第二 PID控制器的增益均调整为额定增益的90% 100%，所述第三转速区间段的转速大于m2且小于或等于m3 ；所述第四调整模块，用于将所述第一 PID控制器的增益和所述第二 PID控制器的增益均调整为额定增益的70% 90%，所述第四转速区间段的转速大于m3且小于或等于m4 ；其中,600 ≤ ml < m2 < m3 < m4,所述m4为所述风力发电机组的额定转速。
全文摘要
本发明提供一种风力发电机组的功率控制方法及系统，方法包括获取所述风力发电机组的实际转矩TN和预设转矩TM；根据所述实际转矩TN和所述预设转矩TM，判断是否同时启动所述风力发电机组的第一PID控制器和第二PID控制器，并根据判断结果判断是否向所述第一PID控制器和所述第二PID控制器发送启动信号。本发明提供的风力发电机组的功率控制方法及系统，通过实时判断是否同时启动所述风力发电机组的第一PID控制器和第二PID控制器，不仅可以减小风力发电机组的闪变，而且能够使该风力发电机组尽量工作在最佳状态下。
文档编号F03D7/00GK103061972SQ20111032097
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者宫玉鹏 申请人:华锐风电科技(集团)股份有限公司