风电机组功率控制方法、装置及系统的制作方法_2

文档序号:9413468阅读:来源:国知局
风电机组的运行状态,也可以采用其他方式,例如根据风速判断风电机组的运行状态。
[0038]S104,若当前风电机组转速达到设计额定转速,调节当前风电机组的额定功率为设计额定功率,并结束本次的风电机组功率控制流程(即转入下次触发执行S101)。
[0039]在降低风电机组的额定转速为设计额定转速的过程中,风电机组的转速会慢慢降低。在风电机组的转速降低至设计额定转速之后,可再调节风电机组的额定功率为设计额定功率,从而将风电机组的运行状态整体调节至以设计额定功率和设计额定转速的工作状态,从而保证机组的运行安全。在将额定转速和额定功率至设计额定值的过程中,首先调节额定转速,其次调节额定功率,可以避免超速的风险。在将风电机组的额定功率调为设计额定功率之后,本次的风电机组功率流程结束,风电机组可进入下个周期的风电机组功率控制流程,进而对风电机组进行周期性的功率控制。
[0040]这里说明,关于风电机组采用上述功率控制流程中的各参数进行的变桨控制以及转矩控制等操作是同步进行的,且具体操作内容可参照现有技术的控制过程,在此不作说明。本实施例中主要是通过对额定功率、额定转速的参数的调节来实现功率调节的目的,而对风电机组依据额定功率和额定转速来适应性进行变桨和转矩等控制均为现有技术,也是风电机组本身固有的控制操作。
[0041 ] 本发明实施例提供的风电机组功率控制方法,通过周期性执行风电机组功率控制流程,在风电机组的输出功率较低时,将额定功率调节为最大额定功率,以快速提高风电机组的输出功率,进而提高风电机组的发电量;在风电机组的输出功率基本稳定在最大额定功率时,将额定转速和额定功率从最大额定值调节为设计额定值,以保证风电机组安全运行。
[0042]实施例二
[0043]图2为本发明提供的风电机组功率控制方法另一个实施例的流程图,该方法可视为图1所示方法实施例的一种具体实现方式。如图2所示,该风电机组功率控制方法包括:
[0044]S201,根据设计额定转速和设计额定功率对应设置最大额定转速和最大额定功率。
[0045]本实施例中,设置最大额定转速和最大额定功率是为了明确发电机组的最大转速承受能力和最大功率输出能力。在设置最大额定转速Wlr和最大额定功率P &时,可以根据控制经验值(包括设计额定转速设计额定功率P1^直接设置Wlr和P ^也可以根据风电机组运行参数(包括塔架侧向及前后加速度、传动链振动、叶片振动、发电机输出电压及电流、变流器机侧及网侧电流等)设置I和P w具体设置方式包括,但不限定为通过例如机理分析、数据统计方法及智能算法建立的模型完成。
[0046]周期性执行功率控制流程,该功率控制流程具体包括:
[0047]S202,获取风电机组转速,并判断风电机组转速是否不小于标准转速。
[0048]具体地,本实施例中,风电机组转速通用w表示。标准转速可以,但不限于为
0.5 (wmin+wr)。相应地,本步骤中,判断风电机组转速是否不小于标准转速就转化为判断w是否大于或等于0.5(?_+\),若判断结果为是,则执行S203 ;若判断结果为否,则执行S204。
[0049]S203,调节当前风电机组的额定功率为最大额定功率Plr。S202?S203的内容与前述SlOl?S102步骤相似。
[0050]S204,调节当前风电机组的额定转速为最大额定转速Ww并结束本次的风电机组功率控制流程(即转入下次触发执行S202,以下同)。
[0051]若风电机组转速小于标准转速,将当前风电机组的额定转速调节为最大额定转速,并结束本次的风电机组功率控制流程,进入下个周期的功率控制流程。在风电机组转速小标准转速,即转速较小时,将风电机组额定转速调节为Ww可以使转速快速增加,小幅度提升风电机组的额定转速,进而提高风电机组的发电量。
[0052]在执行S203之后,风电机组的额定功率被设置为最大额定功率,风电机组的输出功率会快速提高,当输出功率达到最大额定功率时,风电机组的转速和输出功率可能会随着风速的增大而继续增加,超过最大额定值,进而影响风电机组的安全运行。因此,需要在风电机组达到最大额定功率输出时,将其额定转速和额定功率降低,以保证风电机组正常安全运行。
[0053]S205,获取风电机组的桨距角和输出功率,并判断当前风电机组桨距角是否大于预设阈值,或平均输出功率是否不小于设计额定功率。若判断结果为是,则执行S206 ;若判断结果为否,则结束本次的风电机组功率控制流程。
[0054]S206,调节当前风电机组的额定转速为设计额定转速。S205?S206具体执行过程可参见S103的相应内容。
[0055]如图2所示,在实际操作中,当前风电机组桨距角可用Pitch表示,平均输出功率Paverage可表示风电机组在1min内的平均输出功率。若Pitch〉Θ L或p avCTage彡p r,可调节当前额定转速为额定转速的具体调节方式可以采用图3所示的方式,如图3所示,随着调节桨距角从Θ L增大至θ R,调节额定转速从最大额定转速Wlr平滑减小至设计额定转速W ^然后,通过一个时间常数较大(大于该平滑调节所需的延迟时间)的低通滤波器使转速控制器得到一个平滑的转速Wraf,从而间接调整风电机组的转速W?f,图3中所示的1/( τ s+1)为该低通滤波器的电路传递函数。
[0056]S207,判断当前风电机组的转速是否达到设计额定转速。若判断结果为是,则执行S208 ;若判断结果为否,则结束本次的风电机组功率控制流程。
[0057]S208,调节当前风电机组的额定功率为设计额定功率。S207?S208具体执行过程可参见S104的相应内容。
[0058]在实际操作中,将额定转速调节到设计额定转速之后,风电机组转速需要一段时间才能从最大额定转速减小到设计额定转速。如图2所示,若转速Wraf达到w r,则可进一步再调节额定功率为设计额定功率b来保证机组运行的安全性。其具体调节方式可采用图4所示的方式,如图4所示,按照固定斜率平滑调节风电机组的额定功率从最大额定功率减小到设计额定功率,然后通过一个时间常数较大(大于该平滑调节所需的延迟时间)的低通滤波器使转速控制器得到一个平滑的功率转速Praf,从而间接调整风电机组的功率给定PrefO其中,wref, Pitch、pa—分别表示风电机组的转速、桨距角、和平均输出功率,通过参数选择端口 SEL触发将风电机组的额定功率调节为设计额定功率;1/( τ s+1)为该低通滤波器的电路传递函数。
[0059]在执行S208之后,风电机组基本以设计额定转速稳定运行,以设计额定功率稳定输出。但当风速突然减小时(如阵风引起的风速骤减),风电机组的转速、桨距角、输出功率等将随着风速的减小而相应变化,引起发电量的损失,并且变化幅度过大会影响风电机组的安全性。所以,本实施例的风电机组功率流程还包括,在风速突然减小时的转速、功率控制步骤,对应包括:S209?S210。
[0060]S209,获取风电机组的桨距角和输出功率,并判断当前风电机组桨距角是否小于预设阈值,或平均输出功率是否不大于设计额定功率,若判断结果为是,则执行S210 ;若判断结果为否,则结束本次的风电机组功率控制流程。
[0061]S210,调节当前风电机组的额定转速为最大额定转速,调节当前风电机组的额定功率为最大额定功率,并结束本次的风电机组功率控制流程。
[0062]具体地,若Pitch < Θ L或P average^ P r,则将风电机组额定转速从设计额定转速A调节为最大额定转速Ww将额定功率从设计额定功率P1^周节为最大额定功率P &,可以在风速骤然减小时,减小较大的变桨控制之后造成的发电量损失,提高风电机组的发电量和安全性。
[0063]在实际操作中,调节当前风电机组的额定转速为最大额定转速,调节当前风电机组的额定功率为最大额定功率的具体调节方式可采用如图5所示的方式,如图5所示,随着调节桨距角从Θ L减小至θ min,调节额定转速(额定功率)从设计额定转速A (设计额定功率P1O平滑增大至最大额定转速W1J最大额定功率P1J ;然后,通过一个时间常数较大(大于该平滑调节所需的延迟时间)的低通滤波器使转速控制器(功率控制装置)得到一个平滑的转速Wraf (Praf),从而间接调整风
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