一种风电机组风机的控制系统技术方案

本申请提供一种风电机组风机的控制系统，包括气压传感器、风速传感器、桨距角调整器、场级PLC控制模块、计算机模块；气压传感器和风速传感器安装在风电机组场区内，计算机模块与气压传感器和风速传感器通信连接，场级PLC控制模块与计算机模块通信连接，桨距角调整器安装在风电机组上与场级PLC控制模块通信连接。通过气压传感器和风速传感器采集风电机组的气压和风速数据，计算机模块通过处理气压和风速数据获得风密度，然后计算机模块通过风密度计算获得对应的最优桨距角，并利用桨距角数据通过场级PLC控制模块控制桨距角调整器实现对风电机组桨距角的调整，调整桨距角后的风电机组实现更宽风速范围内的最佳风能捕获。实现更宽风速范围内的最佳风能捕获。实现更宽风速范围内的最佳风能捕获。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组风机的控制系统


[0001]本技术属于风力发电机组的控制领域，尤其涉及一种风电机组风机的控制系统。

技术介绍

[0002]风机控制系统用来接收来自一种或多种风向传感器的信息来控制风电机组的方位，例如：风速仪、三维超声风速计、音速探测系统(SODAR)或激光探测系统(LIDAR)，这些传感器基本上都固定在风机的结构上，并围绕它的轴随风机一起旋转，来测量风电机组的旋转轴和测量风向之间的角度误差，进而调整风电机组与风向的误差。
[0003]但是，现有的风机控制系统一般无法获得风电机组当前空气密度，为此，通常取值为该风电场历史平均空气密度，并直接参与控制，这将导致控制系统给出的转矩与期望最优转矩存在偏差。在同样的风速情况下，转矩偏差将导致风电机组转速变化，导致风电机组运行状态对应的叶尖速比与期望最优叶尖速比存在偏差，进而导致风能利用率的下降。

技术实现思路

[0004]本技术提供了一种风电机组风机的控制系统，用以解决因无法获得风电机组当前空气密度导致的风能利用率下降的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术提供以下技术方案：
[0006]一种风电机组风机的控制系统，包括气压传感器、风速传感器、桨距角调整器、场级PLC控制模块、计算机模块；
[0007]所述气压传感器和所述风速传感器安装在所述风电机组场区内，所述计算机模块与所述气压传感器和所述风速传感器通信连接，所述场级PLC控制模块与所述计算机模块通信连接，所述桨距角调整器安装在风机上与所述场级PLC控制模块通过风电场交换机通信连接。
[0008]优选地，所述控制系统还包括转速滤波控制模块，所述转速滤波控制模块与所述场级PLC控制模块通信连接，用于调控所述风机的转速。
[0009]优选地，所述控制系统还包括暴风控制模块，所述暴风控制模块与所述场级PLC控制模块通信连接，用于调控所述风机运行的载荷。
[0010]基于上述实施例可见，本技术提供了一种风电机组风机的控制系统，包括气压传感器、风速传感器、桨距角调整器、场级PLC控制模块、计算机模块；所述气压传感器和所述风速传感器安装在所述风电机组场区内，所述计算机模块与所述气压传感器和所述风速传感器通信连接，所述场级PLC控制模块与所述计算机模块通信连接，所述桨距角调整器安装在所述风电机组上与所述场级PLC控制模块通过风电场交换机通信连接。通过气压传感器和风速传感器采集风电机组的气压和风速数据，计算机模块通过处理气压和风速数据获得风密度，然后计算机模块通过风密度计算获得对应的最优桨距角，并利用桨距角数据通过场级PLC控制模块控制桨距角调整器实现对风电机组桨距角的调整，调整桨距角后的
风电机组实现更宽风速范围内的最佳风能捕获。
[0011]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本技术实施例提供的一种风电机组风机的控制系统组成示意图。
[0014]附图标号说明：
[0015]1‑
风电机组、2
‑
气压传感器、3
‑
风速传感器、4
‑
风电场交换机、5
‑
场级PLC控制模块、6
‑
计算机模块。
具体实施方式
[0016]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0017]图1为本技术实施例提供的一种风电机组风机的控制系统组成示意图，下面结合图1，对本技术提供的风电机组风机的控制系统进行详细的说明。
[0018]如图1所示，该风电机组风机的控制系统，主要包括气压传感器2、风速传感器3、桨距角调整器(图中未给出)、场级PLC控制模块5、计算机模块6。
[0019]具体地，气压传感器2和风速传感器3安装在风电机组1场区内，根据风电机组1场区的大小安装一个或多个气压传感器2和风速传感器3，用于采集该风电机组1场区范围内的气压数据和风速数据。计算机模块6与气压传感器2和风速传感器3通信连接，计算机模块6包括：数据接收单元用于接收气压数据和风速数据；数据处理单元用于处理气压数据和风速数据获得空气密度；数据计算单元用于根据空气密度和Cp
‑
λ特性曲线计算获得对应的最优桨距角。场级PLC控制模块5与计算机模块6通信连接，场级PLC控制模块5能够实现对整场或者指定的风电机组1进行相应的控制，本实施例中主要是利用场级PLC控制模块5接收计算机模块6发送的桨距角数据，然后控制桨距角的调整。桨距角调整器安装在风机上与场级PLC控制模块5通过风电场交换机4通信连接，场级PLC控制模块5根据桨距角数据通过控制桨距角调整器来调整风机的桨距角。
[0020]作为本申请实施例提供的一种优选的实施方式，控制系统还包括转速滤波控制模块，转速滤波控制模块与场级PLC控制模块5通信连接，用于调控风机的转速。增加转速滤波控制模块，实现对机组转速波动的抑制，使机组运行更加稳定，滤波器包括高通滤波器与限波滤波器等，滤波频率包括机组风轮1P、3P与6P频率。
[0021]作为本申请实施例提供的一种优选的实施方式，控制系统还包括暴风控制模块，暴风控制模块与场级PLC控制模块5通信连接，用于调控风机运行的载荷。采用传统的控制系统的风电机组1，当机组风速大于切出风速时，机组将执行停机，导致风能利用率的降低，
以及机组长时间待机。为此，在暴风期间，采用暴风控制模块降低机组转速，降低机组在大风期间的载荷以保证机组的安全运行，同时可以将切出风速在原基础上增加2至5米每秒。
[0022]由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
[0023]需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个
……”
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组风机的控制系统，其特征在于，包括气压传感器(2)、风速传感器(3)、桨距角调整器、场级PLC控制模块(5)、计算机模块(6)；所述气压传感器(2)和所述风速传感器(3)安装在风电机组(1)场区内，所述计算机模块(6)与所述气压传感器(2)和所述风速传感器(3)通信连接，所述场级PLC控制模块(5)与所述计算机模块(6)通信连接，所述桨距角调整器安装在风机上与所述场级PLC控制模块(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏程，王维海，吕建波，王文锋，魏浩，刘玉泉，张伟，李现伟，崔吉龙，
申请(专利权)人：华能寿光风力发电有限公司，
类型：新型
国别省市：