风电机组的极限载荷降低方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种风电机组的极限载荷降低方法及系统。所述方法包括：当检测到风机转速快速变化时，将变桨PI控制的控制目标转速降低指定的数值；维持降低后的变桨PI控制的控制目标转速指定的时间；将桨角控制到根据风速计算得到的最小桨角的数值上。本发明专利技术提供的风电机组的极限载荷降低方法及系统能够实现对风电机组的极限载荷的有效控制。

Limit load reduction method and system of wind turbine

【技术实现步骤摘要】
风电机组的极限载荷降低方法及系统
本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及一种风电机组的极限载荷降低方法及系统。
技术介绍
近年来，随着科学技术的发展，变速变桨风力发电机组在行业内应用越来越广泛。PI控制最为工业生产中最常用的一种控制方式也在变速变桨风力发电机组中得到广泛使用。在风速风向急剧变化过程中，PI输出响应的滞后性会导致发电机转子超速，如果不采取额外措施风机载荷很会超过设计极限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种风电机组的极限载荷降低方法及系统，能够实现对风电机组的极限载荷的有效控制。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种风电机组的极限载荷降低方法，用于在带方向变化的极端相干阵风ECD风况下降低极限载荷，所述方法包括：当检测到风机转速快速变化时，将变桨PI控制的控制目标转速降低指定的数值；维持降低后的变桨PI控制的控制目标转速指定的时间；将桨角控制到根据风速计算得到的最小桨角的数值上。在一些实施方式中，检测风机转速快速变化，包括：根据如下公式确定风机转速：ωn′＝ωn-ωn-t0ωn″＝ωn′-ωn-t1′其中，ωn表示当前测量转速，ωn-t0表示t0毫秒之前的测量转速，ωn′用于描述测量转速在t0时间段的增量，ωn-t1′表示ωn′在t1毫秒之前的值，ωn″表示ωn′在t1时间段的增量。在一些实施方式中，检测风机转速快速变化，还包括：如果满足如下公式，则启动计时：ωn′＞ω0′ωn″＞ω0″r>其中，ω0′及ω0″为策略触发上限。在一些实施方式中，ω0′与ω0″使用GHBladed软件根据ECD风况进行仿真确定值的大小。在一些实施方式中，将变桨PI控制的控制目标转速降低指定的数值，包括：根据如下公式将控制目标转速降低指定的数值：ωe′＝ωe-ω0其中，ωe为原始的控制目标转速，ωe′为降低后的控制目标转速，ω0为调整值。在一些实施方式中，ω0的具体数值根据ECD风况的仿真结果确定。在一些实施方式中，维持降低后的变桨PI控制的控制目标转速指定的时间，包括：根据如下公式确定是否将降低后的变桨PI控制的控制目标转速维持指定的时间：A＝f(t-T′)其中，t是当前时间；当t的取值大于T′时，A的取值为1；当t的取值小于T′时，A的取值为0；维持降低后的变桨PI控制的控制目标转速指定的时间，还包括：根据如下公式将降低后的变桨PI控制的控制目标转速维持指定的时间：AT″＝m(A)其中，AT″＝m(A)实现延时功能，若A为真，那么AT″在时间T″内为1，其他时间保持0。在一些实施方式中，最小桨角根据如下公式确定：Anglemin＝k(S-S0)+Angle0Pout′＝max(Anglemin,Pout)Pout＝Pout′其中，Anglemin为风速对应的桨角，S为测得得风速值，S0为风速偏置值，Angle0为桨角偏置值，Pout为传给变桨执行器的桨角，k为固定线性增益系数。此外，本专利技术还提供了一种风电机组的极限载荷降低系统，用于在带方向变化的极端相干阵风ECD风况下降低极限载荷，所述系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据前文所述的风电机组的极限载荷降低方法。此外，本专利技术还提供了一种风电机组的极限载荷降低系统，用于在带方向变化的极端相干阵风ECD风况下降低极限载荷，所述系统包括：降速控制组件，用于当检测到风机转速快速变化时，将变桨PI控制的控制目标转速降低指定的数值，以及维持降低后的变桨PI控制的控制目标转速指定的时间；变桨控制组件，用于根据风速计算最小桨角；变桨执行机构，用于在所述变桨控制组件的控制下，将桨角控制到所述最小桨角的数值上。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：通过调整PI控制器目标值加快变桨控制器对风速的响应时间和根据风速线性确定最小桨角相结合的方法，能够大幅度降低风力发电机组极限载荷，尤其是叶根Mz方向的极限载荷。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术实施例提供的风电机组的极限载荷降低方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的风电机组的极限载荷降低方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的桨角随风速变化效果示意图；图4是本专利技术实施例提供的风电机组的极限载荷降低系统的结构图；图5是本专利技术实施例提供的风电机组的极限载荷降低系统的结构图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是本专利技术风电机组的极限载荷降低方法的流程图。本专利技术提供的风电机组的极限载荷降低方法能够在ECD风况下降低极限载荷。参见图1，风电机组的极限载荷降低方法包括：S11，当检测到风机转速快速变化时，将变桨PI控制的控制目标转速降低指定的数值。S12，维持降低后的变桨PI控制的控制目标转速指定的时间。S13，将桨角控制到根据风速计算得到的最小桨角的数值上。当检测到测量转速快速变化，且变化超过给定值后持续时间，那么将变桨PI控制的目标转速降低并持续一段固定的时间，这时变桨执行机构将产生收桨动作，等到转速呈现下降趋势，由于变桨PI控制的作用，变桨执行机构将产生收桨动作。随着风速风向增大，桨角将会停在根据风速算得到的桨角的位置。图1提供的风电机组的极限载荷降低方法的优点在于：通过调整PI控制器目标值，加快变桨控制器对风速的响应时间，再同根据风速线性确定最小桨角相结合，能够大幅度降低风力发电机组极限载荷，尤其是叶根Mz方向的极限载荷。图2是本专利技术风电机组的极限载荷降低方法的流程图。参见图2，风电机组的极限载荷降低方法包括：S201，计算风机转速的快速变化。运行如下公式的计算，以便判断风机转速是否出现了快速变化。ωn′＝ωn-ωn-t0ωn″＝ωn′-ωn-t1′其中，ωn表示当前测量转速，ωn-t0表示t0毫秒之前的测量转速，ωn′用于描述测量转速在t0时间段的增量，ωn-t1′表示ωn′在t1毫秒之前的值，ωn″表示ωn′在t1时间段的增量。S202，判断计算得到的ωn′及ωn″，是否满足ωn′＞ω0′及ωn″＞ωn″，如果满足，则执行S203，如果不满足，则执行S207。如果公式ωn′＞ω0′及ωn″＞ωn″均得到了满足，则应该启动计时。其中,ω0′、ω0″为策略触发下限值，使用GHBladed软件根据ECD风况进行仿真确定值的大小。S203，计算计时函数的取值。计时函数具有如下形式：A＝f(t-T′)...

【技术保护点】
1.一种风电机组的极限载荷降低方法，其特征在于，用于在带方向变化的极端相干阵风ECD风况下降低极限载荷，包括：/n当检测到风机转速快速变化时，将变桨PI控制的控制目标转速降低指定的数值；/n维持降低后的变桨PI控制的控制目标转速指定的时间；/n将桨角控制到根据风速计算得到的最小桨角的数值上。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电机组的极限载荷降低方法，其特征在于，用于在带方向变化的极端相干阵风ECD风况下降低极限载荷，包括：
当检测到风机转速快速变化时，将变桨PI控制的控制目标转速降低指定的数值；
维持降低后的变桨PI控制的控制目标转速指定的时间；
将桨角控制到根据风速计算得到的最小桨角的数值上。


2.根据权利要求1所述的风电机组的极限载荷降低方法，其特征在于，检测风机转速快速变化，包括：
根据如下公式确定风机转速：
ωn′＝ωn-ωn-t0
ωn″＝ωn′-ωn-t1′
其中，ωn表示当前测量转速，ωn-t0表示t0毫秒之前的测量转速，ωn′用于描述测量转速在t0时间段的增量，ωn-t1′表示ωn′在t1毫秒之前的值，ωn″表示ωn′在t1时间段的增量。


3.根据权利要求2所述的风电机组的极限载荷降低方法，其特征在于，检测风机转速快速变化，还包括：
如果满足如下公式，则启动计时：
ωn′＞ω0′
ωn″＞ω0″
其中，ω0′及ω0″为策略触发上限。


4.根据权利要求3所述的风电机组的极限载荷降低方法，其特征在于，ω0′与ω0″使用GHBladed软件根据ECD风况进行仿真确定值的大小。


5.根据权利要求1所述的风电机组的极限载荷降低方法，其特征在于，将变桨PI控制的控制目标转速降低指定的数值，包括：
根据如下公式将控制目标转速降低指定的数值：
ωe′＝ωe-ω0
其中，ωe为原始的控制目标转速，ωe′为降低后的控制目标转速，ω0为调整值。


6.根据权利要求5所述的风电机组的极限载荷降低方法，其特征在于，ω0的具体数值根据ECD风况的仿真结果确定。


7.根据权利要求1所述的风电机组的极限载荷降低方法，其特征在于，维持降低后的变桨PI控制的控制目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁赛，王文亮，袁凌，潘磊，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11