风力发电机组功率控制方法技术

本发明专利技术涉及一种风力发电机组功率控制方法，其包括：若当前风速不小于风力机的切入风速时，主控制器控制发电机进行并网发电；在发电机并网发电后，若发电机的输出功率低于额定功率时，主控制器控制发电机的输出功率，以使得发电机运行于最佳功率曲线上，实现最大风能追踪；若当前风速超过风力机的额定风速时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机输出的功率保持在额定功率；若当前风速超过风力机的额定风速且发电机的输出电流超过预设电流阈值时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机的输出电流保持在额定电流。本发明专利技术在额定风速以上能实现安全、可靠有效地稳定输出功率，控制精度高，生产维护成本低。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组功率控制方法
本专利技术涉及一种控制方法，尤其是一种风力发电机组功率控制方法，属于风力发电机组控制的

技术介绍
目前安装的风力发电机组，大多采用变浆距变速技术。当风速超过额定风速时，大部分风电机组通过改变浆距角和发电机的电磁转矩，来保持额定风速以上的功率恒定。但是，风速的变化会造成叶轮转速的快速改变，而变浆控制执行装置的转动惯量较大，叶轮变浆反应较慢，容易造成发电机过速故障。相对于变浆距风力发电机组，定浆距变速风力发电机组的优点有结构简单、可靠性高、且因省去了昂贵的变浆装置而降低了生产和维护成本。同时，相对于大型风力发电机组，中小型风力发电机组功率等级较低，采用定浆距永磁直驱结构可以提高发电效率。因浆距角不变，使机组在额定风速以上保持功率恒定非常困难。目前的研究很少，有基于微分几何反馈线性化方法和软失速控制方法实现了定浆距中小型风力发电机组的恒功率运行。基于微分几何反馈线性化方法在风速大范围变化情况下能有效恒功率控制，但是当风速小范围变化时控制精度不高；且该方法在额定风速以上时，仅通过降低发电机转速来保持额定功率，可能导致电机电流过大，容易损坏电机。软失速控制方法结构简单容易实现，但是需要输出功率有额定功率20%-30%的过载，对电机和变流器的选择要求较高，增加了成本，降低了系统安全性。同时，现有大多控制方法为每一运行阶段设置一套独立的控制系统，然后通过判断机组的运行状态来切换所需要投入的控制系统。这种切换通常为硬切换，机组承受了较大的动态载荷，严重危害了机组的可靠性。为了克服传统变浆风力发电机组功率波动较大，反应较慢，变浆装置成本高，以及现有定浆风力发电机组恒功率控制不理想，安全性、可靠性不高的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种风力发电机功率控制方法，其在额定风速以上能实现安全、可靠有效地稳定输出功率，控制精度高，生产维护成本低。按照本专利技术提供的技术方案，一种风力发电机组功率控制方法，所述功率控制方法包括：若当前风速不小于风力机的切入风速时，主控制器控制发电机进行并网发电；在发电机并网发电后，若发电机的输出功率低于额定功率时，主控制器控制发电机的输出功率，以使得发电机运行于最佳功率曲线上，实现最大风能追踪；若当前风速超过风力机的额定风速时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机输出的功率保持在额定功率；若当前风速超过风力机的额定风速且发电机的输出电流超过预设电流阈值时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机的输出电流保持在额定电流。在发电机的输出功率保持在额定状态后，若当前风速使得发电机的输出功率低于额定功率，且发电机的输出功率为0.9~1倍的额定功率时，主控制器保持发电机的转速给定值；若当前风速使得发电机的输出功率低于额定功率，且发电机的输出功率低于0.9倍的额定功率时，主控制器增大发电机的转速给定值，以对发电机的转速进行调节，直至发电机的转速超过额定转速，主控制器使得发电机进行最大风能追踪。当前风速超过风力机的额定风速且发电机的输出电流超过1.2倍的额定电流时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机的输出电流保持在额定电流。在主控制器对发电机的转速给定值进行调整，使得发电机的输出电流保持在额定电流过程中，若发电机的输出电流为0.9~1.1倍额定电流时，主控制器保持发电机的转速给定值；若发电机的输出电流为0.9倍额定电流以下时，主控制器增大发电机的转速给定值，以使得发电机的输出电流保持在额定电流。在发电机的输出电流保持在额定电流状态后，若当前风速使得发电机的输出功率低于额定功率，主控制器增大发电机的转速给定值，以对发电机的转速进行调节，直至发电机的转速超过额定转速，主控制器使得发电机进行最大风能追踪。发电机的输出功率大于额定功率时，主控制器通过网侧变流器输出发电机的额定功率，并通过卸荷器输出剩余功率；发电机的输出功率低于额定功率时，主控制器关闭卸荷器，以通过网侧变流器输出发电机的输出功率。本专利技术的优点：与变浆风机相比，省去了变浆装置，节约了生产和维护成本；与定浆风机相比，引入了恒电流模式控制方法，避免了发电机电流过大的同时保持输出额定功率；引入了卸荷器，提高了恒功率模式中的系统安全性；运行模式切换由同主控制器进行控制，同时判断输出功率和输出电流，通过对发电机的转速给定值进行调整，实现了运行模式的软过渡，避免了风力发电机组控制模式切换时承受较大的动态载荷，提高了风力发电机组的可靠性，使得风力发电机组在额定风速以上仍能安全可靠工作。附图说明图1为本专利技术的流程示意图。图2为本专利技术的系统框图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示：本专利技术用于对定桨距风力发电机组的功率控制，为了能够对风力发电机组的功率进行精确控制，提高风能利用率，本专利技术功率控制方法包括：若当前风速不小于风力机的切入风速时，主控制器控制发电机进行并网发电；在发电机并网发电后，若发电机的输出功率低于额定功率时，主控制器控制发电机的输出功率，以使得发电机运行于最佳功率曲线上，实现最大风能追踪；若当前风速超过风力机的额定风速时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机输出的功率保持在额定功率；若当前风速超过风力机的额定风速且发电机的输出电流超过预设电流阈值时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机的输出电流保持在额定电流。具体地，风力发电机组包括发电机以及用于驱动所述发电机的风力机，发电机组的输出端与整流器连接，整流器与卸荷器以及网侧变流器连接，主控制器分别与卸荷器、网侧变流器以及发电机连接。当整个发电机启动后，需要对当前风速的大小进行判断，当风力发电机组确定后，风力机的切入风速是已知的。当前风速大于或等于切入风速时，主控制器通过控制网侧变流器，使得发电机能与电网连接，即进行并网发电。整流器以及网侧变流器均可采用现有常用的结构形式。此外，对于确定的风力发电机组，风力机的最佳功率曲线以及最大风能追踪均能进行确定；初始启动阶段，当前风速大于切入风速，当前风速在较小时，使得发电机的输出功率会低于额定功率，此时，主控制器控制发电机的输出功率，让发电机与风力机配合，实现最大风能追踪。在具体工作时，只要发电机的输出功率低于额定功率，一般地，主控制器根据当前风速给定发电机的输出功率，以控制发电机进行最大风能追踪。主控制器控制发电机进行最大风能追踪的控制方法及过程为本
人员所熟知，此处不再赘述。随着风速的不断增大，风力机输出的机械功率也不断增大，若当前风速超过风力机的额定风速，则发电机的输出功率会超过额定功率，则主控制器必须减小发电机的转速，以减少对风能的利用率，使得发电机的输出功率不超过额定功率，即使得发电机进入恒功率工作模式。本专利技术实施例中，发电机的输出功率大于额定功率时，主控制器通过网侧变流器输出发电机的额定功率，并通过卸荷器输出剩余功率；发电机的输出功率低于额定功率时，主控制器关闭卸荷器，以通过网侧变流器输出发电机的输出功率。卸荷器主要用于消耗能量，可以采用开关管等，具体实施结构为本
人员所熟知，此处不再赘述。进一步地，风力发电机组在实际工作中，当前风速会不断变化，因此发电机不可能恒定保持在恒功率模式，若由于之前的风速使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组功率控制方法，其特征是，所述功率控制方法包括：若当前风速不小于风力机的切入风速时，主控制器控制发电机进行并网发电；在发电机并网发电后，若发电机的输出功率低于额定功率时，主控制器控制发电机的输出功率，以使得发电机运行于最佳功率曲线上，实现最大风能追踪；若当前风速超过风力机的额定风速时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机输出的功率保持在额定功率；若当前风速超过风力机的额定风速且发电机的输出电流超过预设电流阈值时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机的输出电流保持在额定电流。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组功率控制方法，其特征是，所述功率控制方法包括：若当前风速不小于风力机的切入风速时，主控制器控制发电机进行并网发电；在发电机并网发电后，若发电机的输出功率低于额定功率时，主控制器控制发电机的输出功率，以使得发电机运行于最佳功率曲线上，实现最大风能追踪；若当前风速超过风力机的额定风速时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机输出的功率保持在额定功率；若当前风速超过风力机的额定风速且发电机的输出电流超过预设电流阈值时，主控制器调整发电机的转速给定值，以使得发电机的输出电流保持在额定电流。2.根据权利要求1所述的风力发电机组功率控制方法，其特征是：在发电机的输出功率保持在额定状态后，若当前风速使得发电机的输出功率低于额定功率，且发电机的输出功率为0.9~1倍的额定功率时，主控制器保持发电机的转速给定值；若当前风速使得发电机的输出功率低于额定功率，且发电机的输出功率低于0.9倍的额定功率时，主控制器增大发电机的转速给定值，以对发电机的转速进行调节，直至发电机的转速超过额定转速，主控制器使得发电机进行最大风能追踪。3.根据权利要求1所述的风力发电机组功率控制方法，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志红，邓甜甜，陈东，陈华，
申请(专利权)人：江苏中航动力控制有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32