风力发电机组的功率控制系统、方法及装置制造方法及图纸

本公开提供了一种风力发电机组的功率控制系统、方法及其装置。所述功率控制系统可以包括：至少一个风力发电机组；以及场级控制器，用于向所述至少一个风力发电机组分别发送针对各个风力发电机组的机组目标功率值，其中，所述各个风力发电机组的主控控制器被配置为：根据机组目标功率值和变流器中的制动电阻的温度来计算目标叶片桨距角和目标电磁扭矩；并且控制变桨机构和变流器分别按照目标叶片桨距角和目标电磁扭矩执行动作，以控制变流器机侧功率和变流器网侧功率，使得变流器网侧功率根据目标功率值向电网输出相应功率。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的功率控制系统、方法及装置
本公开涉及风力发电
，更具体地，本公开涉及一种风力发电机组的功率控制系统、方法及其装置。
技术介绍
由于电网对风电场的并网要求，风电场基于电网指令对输出的有功功率进行控制，所以需要风电场中的风力发电机组能够根据需求实时调整自身的有功功率。目前，在正常发电工况下，风力发电机组的有功功率控制主要通过叶片变桨和变流器变扭矩的方式实现，并认为变流器网侧有功功率与变流器机侧有功功率以同步的方式变化，通过变桨动作控制发电机转速和扭矩，实现对变流器机侧有功功率的控制，从而实现对变流器网侧有功功率的控制。
技术实现思路
本公开的示例性实施例提供了一种风力发电机组的功率控制系统、方法及装置，至少解决上述技术问题和上文未提及的其它技术问题，并且提供下述的有益效果。本公开的一方面在于提供一种风力发电机组的功率控制系统，所述功率控制系统可以包括：至少一个风力发电机组；以及场级控制器，用于向所述至少一个风力发电机组分别发送针对各个风力发电机组的机组目标功率值。所述各个风力发电机组的主控控制器可以被配置为根据机组目标功率值和变流器中的制动电阻的温度来计算目标叶片桨距角和目标电磁扭矩；并且控制变桨机构和变流器分别按照目标叶片桨距角和目标电磁扭矩执行动作，以控制变流器机侧功率和变流器网侧功率，使得变流器网侧功率根据机组目标功率值向电网输出相应功率。在所述功率控制系统中，场级控制器可以包括指令触发单元、功率分配单元和指令下发单元。指令触发单元可以被配置为确定所述功率控制系统的启动时间以及风电场的整体目标功率值。功率分配单元可以被配置为分别接收所述各个风力发电机组的可调功率范围，并且根据所述可调功率范围和所述整体目标功率值确定所述各个风力发电机组的机组目标功率值。指令下发单元可以被配置为将所述各个风力发电机组的机组目标功率值分别发送到相应的风力发电机组。在所述功率控制系统中，所述各个风力发电机组的主控控制器均可以包括可用网侧功率计算单元、指令接收单元、逻辑计算单元和控制命令下发单元。可用网侧功率计算单元可以被配置为根据风力发电机组的叶片桨距角、风速以及制动电阻的温度计算所述可调功率范围和调节时间并且将所述可调功率范围和所述调节时间发送到场级控制器的功率分配单元。指令接收单元可以被配置为从场级控制器的指令下发单元接收机组目标功率值。逻辑计算单元可以被配置为根据机组目标功率值和制动电阻的温度来计算目标叶片桨距角和目标电磁扭矩。控制命令下发单元可以被配置为向变桨机构发送目标桨距角，向变流器发送目标电磁扭矩，并且向变流器发送机组目标功率值，使得变流器网侧功率根据机组目标功率值向电网输出相应功率。在所述功率控制系统中，所述各个风力发电机组的主控控制器还可以被配置为监测制动电阻的温度。当制动电阻的温度达到最大温度时，主控控制器可以将变流器网侧功率提升至最大可用功率，同时通过调节叶片桨距角来降低变流器机侧功率，其中，所述最大可用功率为在不使用制动电阻时的变流器网侧功率。在所述功率控制系统中，主控控制器的可用网侧功率计算单元可以被配置为进一步根据变流器机侧功率的下降速率变化策略、变流器网侧功率的下降速率变化策略以及制动电阻的消纳能力来确定所述可调功率范围和所述调节时间，使得变流器网侧功率根据所述可调功率范围和所述调节时间以不同的变化速率下降到机组目标功率值。本公开的另一方面在于提供一种风力发电机组的功率控制方法，所述方法可以包括：根据风力发电机组的机组目标功率值和变流器中的制动电阻的温度来计算目标叶片桨距角和目标电磁扭矩；并且控制风力发电机组的变桨机构和变流器分别按照目标叶片桨距角和目标电磁扭矩执行动作，以控制变流器机侧功率和变流器网侧功率，使得变流器网侧功率根据所述机组目标功率值向电网输出相应功率。在所述方法中，所述机组目标功率值是根据风电场的整体目标功率值以及风力发电机组的可调功率范围确定的，其中，所述可调功率范围是根据叶片桨距角和风速计算出的。在所述方法中，所述方法还可以包括监测制动电阻的温度；当制动电阻的温度达到最大温度时，将变流器网侧功率提升至最大可用功率，同时通过调节叶片桨距角来降低变流器机侧功率，其中，所述最大可用功率为在不使用制动电阻时的变流器网侧功率。在所述方法中，所述方法还可以包括：还根据变流器机侧功率的下降速率变化策略、变流器网侧功率的下降速率变化策略以及制动电阻的温度和消纳能力来确定所述可调功率范围和调节时间，使得变流器网侧功率根据所述可调功率范围和所述调节时间以不同的变化速率下降到机组目标功率值。本公开的另一方面在于提供一种风力发电机组的功率控制装置，所述装置可以包括：计算模块，用于根据风力发电机组的机组目标功率值和变流器中的制动电阻的温度来计算目标叶片桨距角和目标电磁扭矩；以及控制模块，用于控制风力发电机组的变桨机构和变流器分别按照目标叶片桨距角和目标电磁扭矩执行动作，以控制变流器机侧功率和变流器网侧功率，使得变流器网侧功率根据所述机组目标功率值向电网输出相应功率。根据本公开的示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当计算机程序被处理器执行时实现如上所述的功率控制方法。根据本公开的另一示例性实施例，提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质和处理器，其特征在于，当处理器运行计算机程序时执行如上所述的功率控制方法。以上描述的方法、系统和装置能够利用变流器制动电阻的能力，在风力发电机组的功率控制过程中，使变流器网侧功率与机侧功率非同步变化，从而实现叶片桨距角、电磁扭矩可在安全范围内以较慢的速率变化，而变流器网侧功率可以快速调整到位，满足电网要求。本公开一方面实现了快速的降功率控制，另一方面降低了对风力发电机组载荷的不利影响。此外，将在接下来的描述中部分阐述本专利技术总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本专利技术总体构思的实施而得知。附图说明通过结合附图，从实施例的下面描述中，本公开这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：图1是示出根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的功率控制系统的示图；图2是示出根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的功率控制方法的流程图；图3是示出根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的功率控制装置的框图；图4示出了根据本公开的示例性实施例的以梯形变化的形式的功率下降策略；图5示出了根据本公开的示例性实施例的以三角形变化的形式的功率下降策略；图6示出了根据本公开的示例性实施例的以曲线变化的形式的功率下降策略。具体实施方式提供参照附图的以下描述以帮助对由权利要求及其等同物限定的本公开的实施例的全面理解。包括各种特定细节以帮助理解，但这些细节仅被视为是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对描述于此的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组的功率控制系统，所述功率控制系统包括：/n至少一个风力发电机组；以及/n场级控制器，用于向所述至少一个风力发电机组分别发送针对各个风力发电机组的机组目标功率值，/n其特征在于，所述各个风力发电机组的主控控制器被配置为：/n根据机组目标功率值和变流器中的制动电阻的温度来计算目标叶片桨距角和目标电磁扭矩；/n控制变桨机构和变流器分别按照目标叶片桨距角和目标电磁扭矩执行动作，以控制变流器机侧功率和变流器网侧功率，使得变流器网侧功率根据机组目标功率值向电网输出相应功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的功率控制系统，所述功率控制系统包括：
至少一个风力发电机组；以及
场级控制器，用于向所述至少一个风力发电机组分别发送针对各个风力发电机组的机组目标功率值，
其特征在于，所述各个风力发电机组的主控控制器被配置为：
根据机组目标功率值和变流器中的制动电阻的温度来计算目标叶片桨距角和目标电磁扭矩；
控制变桨机构和变流器分别按照目标叶片桨距角和目标电磁扭矩执行动作，以控制变流器机侧功率和变流器网侧功率，使得变流器网侧功率根据机组目标功率值向电网输出相应功率。


2.如权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，场级控制器包括指令触发单元、功率分配单元和指令下发单元，
其中，指令触发单元被配置为确定所述功率控制系统的启动时间以及风电场的整体目标功率值，
功率分配单元被配置为分别接收所述各个风力发电机组的可调功率范围，并且根据所述可调功率范围和所述整体目标功率值确定所述各个风力发电机组的机组目标功率值，
指令下发单元被配置为将所述各个风力发电机组的机组目标功率值分别发送到相应的风力发电机组。


3.如权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，所述各个风力发电机组的主控控制器均包括可用网侧功率计算单元、指令接收单元、逻辑计算单元和控制命令下发单元，
其中，可用网侧功率计算单元被配置为根据风力发电机组的叶片桨距角、风速以及制动电阻的温度计算所述可调功率范围和调节时间并且将所述可调功率范围和所述调节时间发送到场级控制器的功率分配单元，
指令接收单元被配置为从场级控制器的指令下发单元接收机组目标功率值，
逻辑计算单元被配置为根据机组目标功率值和制动电阻的温度计算目标叶片桨距角和目标电磁扭矩，
控制命令下发单元被配置为向变桨机构发送目标桨距角，向变流器发送目标电磁扭矩，并且向变流器发送机组目标功率值，使得变流器网侧功率根据机组目标功率值向电网输出相应功率。


4.如权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，所述各个风力发电机组的主控控制器还被配置为监测制动电阻的温度，
其中，当制动电阻的温度达到最大温度时，主控控制器将变流器网侧功率提升至最大可用功率，同时通过调节叶片桨距角来降低变流器机侧功率，
其中，所述最大可用功率为在不使用制动电阻时的变流器网侧功率。


5.如权利要求3所述的功率控制系统，其特征在于，主控控制器的可用网侧功率计算单元被配置为还根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：于迟，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65