风力发电机组的变桨控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例提供了一种风力发电机组的变桨控制方法及装置。所述风力发电机组的变桨控制方法包括：计算预设时间长度内的风力发电机组的平均桨距角，并根据所述平均桨距角计算动态最小桨距角；获取满发状态下风力发电机组的机组运行参数，并通过对所述机组运行参数进行线性插值来计算变桨参数增益；根据所述动态最小桨距角和/或利用参数增益调整后的变桨控制器的输出进行变桨控制。通过本发明专利技术的风力发电机组的变桨控制方法及装置，避免了大风或阵风时风力发电机组过速停机，提高了机组可利用率和安全性。

Variable pitch control method and device for wind generating set

The embodiment of the invention provides a method and a device for controlling the pitch of a wind turbine. The variable pitch wind turbine control method comprises: calculating the average default pitch wind turbine in the length of time, and calculate the dynamic minimum pitch angle according to the average pitch; obtaining unit operating parameters of wind turbine under the condition of full load, and through linear interpolation of the operating parameters of the unit. The calculation of pitch parameter gain; pitch control of variable pitch controller according to the output of the dynamic minimum pitch angle and / or the gain adjusted the parameters. The variable pitch control method and the device of the wind power generator set of the invention can avoid the excessive shutdown of the wind power generation unit when the wind or the wind is blowing, and the utilization rate and the safety of the unit can be improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风电
，尤其涉及一种风力发电机组的变桨控制方法及装置。
技术介绍
近年来，风电成为获取绿色能源的主要途径之一。我国的风力发电机组(以下简称机组)正朝着兆瓦级大型化的方向发展，变桨控制直接影响到兆瓦级风力发电机组安全稳定生产。目前，现有的变桨控制方式是基于风力发电机的建模仿真得到不同风速与桨距角范围的对应表，再通过计算平均风速，并应用插值算法计算出当前风速下的变桨距范围，进而对变桨距范围进行修正，同时利用非线性因数校正变桨距速度进而实现输出控制。然而，上述方式具有以下不足之处：首先，现有机组通常将风速仪安装在叶轮后方的机舱罩上，风速仪会因受到叶片扫风产生的尾流而影响测量精度，进而使得实际风速和桨距角的关系与仿真模型无法对应；其次，常用的机械式风速仪长时间使用后，风速信号测量精度降低，不适合作为控制系统的输入信号。由此，通过上述方式无法避免在大风或阵风情况下发生超速故障导致风机停机，从而影响发电效率，以及机组的安全性。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于，提供一种风力发电机组的变桨控制方法及装置，以实现避免大风或阵风时风力发电机组过速停机，提高机组可利用率和安全性。为实现上述专利技术目的，本专利技术的实施例提供了一种风力发电机组的变桨控制方法，所述方法包括：计算预设时间长度内的风力发电机组的平均桨距角，并根据所述平均桨距角计算动态最小桨距角；获取满发状态下风力发电机组的机组运行参数，并通过对所述机组运行参数进行线性插值来计算变桨参数增益；根据所述动态最小桨距角和/或利用参数增益调整后的变桨控制器的输出进行变桨控制。本专利技术的实施例还提供了一种风力发电机组的变桨控制装置，所述装置包括：动态最小桨距角计算模块，用于计算预设时间长度内的风力发电机组的平均桨距角，并根据所述平均桨距角计算动态最小桨距角；参数获取及增益计算模块，用于获取满发状态下风力发电机组的机组运行参数，并通过对所述机组运行参数进行线性插值来计算变桨参数增益；变桨控制模块，用于根据所述动态最小桨距角和/或利用参数增益调整后的变桨控制器的输出进行变桨控制。本专利技术实施例提供的风力发电机组的变桨控制方法及装置，通过计算得到的预设时间长度内的风力发电机组的平均桨距角计算动态最小桨距角，进一步对满发状态下获取的机组运行参数进行线性插值来计算变桨参数增益，实现了根据动态最小桨距角和/或利用参数增益调整后的变桨控制器的输出进行变桨控制，从而避免了大风或阵风时风力发电机组过速停机，提高了机组可利用率和安全性。附图说明图1为本专利技术实施例一的风力发电机组的变桨控制方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例一中不同变桨角度范围与最小变桨位置的对应关系的示例性示意图；图3为本专利技术实施例一的风力发电机组的变桨控制方法中步骤110的示例性示意图；图4为本专利技术实施例一中不同叶轮转速状态范围与变桨位置增益的对应关系的示例性示意图；图5为本专利技术实施例一的风力发电机组的变桨控制方法中步骤120的示例性示意图；图6为本专利技术实施例一的风力发电机组的变桨控制方法的应用场景示意图；图7为阵风时风速曲线的示例性示意图；图8为未使用本专利技术实施例一所述变桨控制方法、使用了本专利技术实施例一所述变桨控制方法中计算动态最小桨距角，以及使用了动态最小桨距角和非线性增益的叶轮转速对比曲线的示例性示意图；图9为未使用本专利技术实施例一所述变桨控制方法、使用了本专利技术实施例一所述变桨控制方法中计算动态最小桨距角，以及使用了动态最小桨距角和非线性增益的变桨角度对比曲线的示例性示意图；图10为未使用本专利技术实施例一所述变桨控制方法、使用了本专利技术实施例一所述变桨控制方法中计算动态最小桨距角，以及使用了动态最小桨距角和非线性增益的变桨速率对比曲线的示例性示意图；图11为未使用本专利技术实施例一所述变桨控制方法，以及使用了动态最小桨距角和非线性增益的塔底载荷对比曲线的示例性示意图；图12为本专利技术实施例二的风力发电机组的变桨控制装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例风力发电机组的变桨控制方法及装置进行详细描述。实施例一图1为本专利技术实施例一的风力发电机组的变桨控制方法的流程示意图，如图1所示，风力发电机组的变桨控制方法包括：步骤110：计算预设时间长度内的风力发电机组的平均桨距角，并根据平均桨距角计算动态最小桨距角。根据本专利技术示例性的实施例，步骤110中根据平均桨距角计算动态最小桨距角的处理可包括：通过对所述平均桨距角进行线性插值计算得到所述动态最小桨距角，或者根据所述平均桨距角查找预设的不同变桨角度范围与最小变桨位置的对应关系表，得到所述动态最小桨距角。在具体的实现方式中，下面以线性插值方法计算动态最小桨距角为例进行详细说明。图2为本专利技术实施例一中不同变桨角度范围与最小变桨位置的对应关系的示例性示意图，图3为本专利技术实施例一的风力发电机组的变桨控制方法中步骤110的示例性示意图。参照图2和图3，计算预设时间长度(如20秒、3分钟等)内获取的平均桨距角c，通过线性插值得到当前时刻的最小变桨位置b，b随平均桨距角c动态变化。在机组变桨范围a～d(通常，设定的最小变桨位置a＝0°，设定的最大变桨位置d＝90°)内，可将变桨角度划分为n+2段。图2是示出当n＝4时表征预设的不同变桨角度范围与最小变桨位置的对应关系的折线，可通过图2机组确定最小变桨位置b，并将确定的最小变桨位置b作为动态最小桨距角。例如当c1<c≤c2时，b＝(b1-b0)·(c-c1)/(c2-c1)+b0。当c≤c0时，b＝a；当c＞cn时，b＝bn-1。其中，c0～cn及b0～bn-1一般通过建模仿真得到，且c0>a。需要说明的是，除了上述通过折线表征不同变桨角度范围与最小变桨位置的对应关系，并基于线性插值计算最小变桨位置外，均可使用其他差值算法来代替，或者采用基于如前所述的不同变桨角度范围与最小变桨位置的对应关系表，通过查表法计算动态最小桨距角。例如，查找该对应关系表可知平均桨距角c位于c＞cn的变桨角度范围内，而变桨角度范围c＞cn对应的最小变桨位置是b＝bn-1，那么动态最小桨距角即是bn-1。在实际应用中，当机组遇到先快速下降、后快速上升的阵风时，机组叶片向设定的最小变桨位置a开桨，当达到动态最小桨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组的变桨控制方法，其特征在于，所述方法包括：计算预设时间长度内的风力发电机组的平均桨距角，并根据所述平均桨距角计算动态最小桨距角；获取满发状态下风力发电机组的机组运行参数，并通过对所述机组运行参数进行线性插值来计算变桨参数增益；根据所述动态最小桨距角和/或利用参数增益调整后的变桨控制器的输出进行变桨控制。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的变桨控制方法，其特征在于，所述方法包括：
计算预设时间长度内的风力发电机组的平均桨距角，并根据所述平
均桨距角计算动态最小桨距角；
获取满发状态下风力发电机组的机组运行参数，并通过对所述机组
运行参数进行线性插值来计算变桨参数增益；
根据所述动态最小桨距角和/或利用参数增益调整后的变桨控制器
的输出进行变桨控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均桨
距角计算动态最小桨距角包括：
通过对所述平均桨距角进行线性插值计算得到所述动态最小桨距
角，或者
根据所述平均桨距角查找预设的不同变桨角度范围与最小变桨位置
的对应关系表，得到所述动态最小桨距角。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对所述机组
运行参数进行线性插值来计算变桨参数增益包括：
计算所述机组运行参数的实际值和设定值之间的差值；
根据所述差值计算机组运行参数的加速度；
计算所述差值和所述机组运行参数的加速度的乘积，得到机组运行
参数状态数据；
根据所述机组运行参数状态数据，查找预设的不同机组运行参数状
态数据范围与变桨参数增益的对应关系，并基于线性插值算法得到所述
变桨参数增益。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述机组运行参
数具体为叶轮转速或机组输出功率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变桨参数增益具
体为变桨速率增益或变桨位置增益。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述动态最
小桨距角和/或利用参数增益调整后的变桨控制器的输出进行变桨控制
包括：
当所述利用参数增益调整后的变桨控制器的输出小于所述动态最小
桨距角，将所述动态最小桨距角作为最终变桨控制输出；
当所述利用参数增益调整后的变桨控制器的输出大于所述动态最小
桨距角，将所述利用参数增益调整后的变桨控制器的输出作为最终变桨
控制输出。
7.一种风力发电机组的变桨控制装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田萌，赵树椿，韩胜男，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11