专利名称：一种风能发电机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及风能发电，尤其涉及一种风能发电机控制系统的结构。
技术背景
风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术，这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的并网和退出电网、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是边远地区或是海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的自动化程度和可靠性提出了很高的要求。
与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。它不仅要监视电网、风况和机组运行参数，对机组运行进行控制。而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。
20世纪80年代中期开始进入风力发电市场的定桨距风力发电机组，主要解决了风力发电机组的并网问题和运行的安全性与可靠性问题，采用了软并网技术、空气动力刹车技术、偏航与自动解缆技术，这些都是并网运行的风力发电机组需要解决的最基本的问题。由于功率输出是由桨叶自身的性能来限制的，桨叶的节距角在安装时已经固定；而发电机转速由电网频率限制。因此，只要在允许的风速范围内，定桨距风力发电机组的控制系统在运行过程中对由于风速变化引起输出能量的变化是不作任何控制的。这就大大简化了控制技术和相应的伺服传动技术，使得定桨距风力发电机组能够在较短时间内实现商业化运行。
20世纪90年代开始，风力发电机组的可靠性已经大大提高，变桨距风力发电机组开始进入风力发电市场。采用全变桨距的风力发电机组，起动时可对转速进行控制，并网后可对功率进行控制，使风力机的起动性能和功率输出特性都有显著和改善。由风力发电机组的变桨距系统组成的闭环控制系统，使控制系统的水平提高到一个新的阶段。
由于变距风力发电机组在额定风速以下运行时的效果仍不理想，到了 20世纪90 年代中期，基于变距技术的各种变速风力发电机组开始进入风电场。变速风力发电机组的控制系统与定速风力发电机组的控制系统的根本区别在于，变速风力发电机组是把风速信号作为控制系统的输入变量来进行转速和功率控制的。变速风力发电机组的主要特点是 低于额定风速时，它能跟踪最佳功率曲线，使风力发电机组具有最高的风能转换效率；高于额定风速时，它增加了传动系统的柔性，使功率输出更加稳定。特别是解决了高次谐波与功率因数等问题后，使供电效率、质量有所提高。
随着计算机技术与先进的控制技术应用到风电领域，控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变桨距和变速恒频控制方向发展。目前的控制方法是当风速变化时通过调节发电机电磁力矩或风力机浆距角使叶尖速比保持最佳值，实现风能的最大捕获。控制方法基于线性化模型实现最佳叶尖速比的跟踪，利用风速测量值进行反馈控制，或电功率反馈控制。但在随机扰动大、不确定因素多、非线性严重的风电系统，传统的控制方法会产生较大误差。因此近些年国内外都开展了这方面的研究。一些新的控制理论开始应用于风电机组控制系统。如采用模糊逻辑控制、神经网络智能控制、鲁棒控制等。使风机控制向更加智能方向发展。发明内容
本发明的目的在于提供一种具有保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量的优点的风力发电机控制系统。
为实现上述目的，本发明提供一种风能发电机控制系统，其特征在于所述控制系统包括传感器、变距单元、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、及监控单元。
进一步的，所述传感器和变距单元的输出端与所述运行主控器的输入端连接；所述运行主控制器的输出端与所述功率输出单元、无功补偿单元的输入端连接。
进一步的，所述并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、及监控单元分别与所述运行主控制器连接。
本发明具有积极的效果采用本发明的最大优点是许多控制功能模块可以直接布置在控制对象的位置。就地进行采集、控制、处理。避免了各类传感器、信号线与主控制器之间的连接。同时DCS现场适应性强，便于控制程序现场调试及在机组运行时可随时修改控制参数。并与其他功能模块保持通信，发出各种控制指令。这就是保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量。
图1是本发明所述的一种风能发电机控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合图1对本发明作进一步说明。但本发明的内容不仅仅局限如此。
请参阅图1，符合本发明的一种风能发电机控制系统，所述控制系统包括传感器 1、变距单元2、运行主控制器3、功率输出单元4、无功补偿单元5、并网控制单元6、安全保护单元7、通讯接口电路8、及监控单元9。
所述传感器1和变距单元2的输出端与所述运行主控器3的输入端连接；所述运行主控制器3的输出端与所述功率输出单元4、无功补偿单元5的输入端连接。
所述并网控制单元6、安全保护单元7、通讯接口电路8、及监控单元9分别与所述运行主控制器3连接。
所述控制系统具体控制内容有信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、自动最大功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。采用本发明的最大优点是许多控制功能模块可以直接布置在控制对象的位置。就地进行采集、控制、处理。避免了各类传感器、信号线与主控制器之间的连接。同时DCS现场适应性强，便于控制程序现场调试及在机组运行时可随时修改控制参数。并与其他功能模块保持通信，发出各种控制指令。这就是保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量。
权利要求
1.一种风能发电机控制系统，其特征在于所述控制系统包括传感器、变距单元、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、及监控单元。
2.如权利要求1所述的风能发电机控制系统，其特征在于所述传感器和变距单元的输出端与所述运行主控器的输入端连接；所述运行主控制器的输出端与所述功率输出单元、无功补偿单元的输入端连接。
3.如权利要求1所述的风能发电机控制系统，其特征在于所述并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、及监控单元分别与所述运行主控制器连接。
全文摘要
本发明涉及一种风能发电机控制系统，其特征在于所述控制系统包括传感器、变距单元、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、及监控单元。本发明具有保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量的优点。
文档编号F03D7/00GK102518551SQ201110399300
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者王立群, 郑龙 申请人:西安瑞金源能源科技有限责任公司