一种大风条件下风电机组功率控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大风条件下风电机组功率控制方法和系统，属于风力发电领域。通过检测风速仪判断发电机转速设定值转矩设定值是否需要调整，计算最新的发电机降转速及升转矩设定值，最大程度考虑大风条件下降低机组极限载荷的需求，同时保证机组的输出功率保持不变，无发电量损失。计算得到转矩设定点升高值。本发明专利技术采用发电机降转速升转矩的方式，作为大风条件下的功率控制方式，从而降低大风条件下的大部件极限载荷，同时保持发电机输出功率不变，克服了传统方式中仅降低发电机转速、发电机转矩不变造成机组的输出功率降低，在大风频繁的风况下导致发电量损失的问题。繁的风况下导致发电量损失的问题。繁的风况下导致发电量损失的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大风条件下风电机组功率控制方法和系统


[0001]本专利技术属于风力发电领域，涉及一种大风条件下风电机组功率控制方法和系统。

技术介绍

[0002]风力发电机组在不同风速下有不同的功率控制策略，在达到额定风速以后，通过变桨控制以发电机转速控制在设定点为目标，采用恒功率或恒转矩的方式保证机组输出功率维持在额定功率。在大风条件下风力发电机组的各大部件由于风力作用均会经历较大弯矩，对机组的长期安全运行造成一定影响，为延长切出风速一般采用降功率的方式来降低机组的极限载荷，但同时不可避免地造成了发电量损失。因此有必要进行机组功率控制策略的调整，使机组在大风条件下采用调整地功率控制策略，在降低极限载荷的同时避免发电量损失。
[0003]现有针对此问题的技术方案包括：根据风力发电机组的当前风速确定降低发电机转速的设定值，从而降低功率，以低于额定功率的方式运行。但现有的控制策略不可避免的会造成发电量损失，虽然可以有效降低发电机组在大风条件下的极限载荷但由于降功率运行，以牺牲发电量作为代价，在大风频繁的风况下发电量损失不容忽视。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，大风频繁的风况下发电机组控制策略中易造成发电量损失的缺点，提供一种大风条件下风电机组功率控制方法和系统。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种大风条件下风电机组功率控制方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1)获取风电机组的实时风速；
[0008]步骤2)获取控制功能标志位；
[0009]步骤3)判断控制功能标志位的状态为打开状态还是关闭状态；
[0010]当控制功能标志位为关闭状态，则以额定转速设定值和转矩设定值继续运行；
[0011]当控制功能标志位为打开状态，则获取风速
‑
转速设定值关系表，得到每一种风速下降低的发电机转速设定值；
[0012]获取发电机最新功率设定值，计算得到升高的发电机转矩设定值；
[0013]将升高的发电机转矩设定值传递给变流器，控制发电机保持输出功率不变。
[0014]优选地，实时风速获取后首先进行滑动平均处理。
[0015]优选地，步骤2)中，升高的转矩设定值的计算过程为：在保持功率不变的情况下，通过发电机最新功率设定值除以降低的发电机转速设定值，得到升高的转矩设定值。
[0016]优选地，滑动平均处理的时间为50s。
[0017]优选地，步骤3)中，发电机最新功率设定值为发电机额定功率与补偿功率之和。
[0018]一种大风条件下风电机组功率控制系统，包括：
[0019]数据获取单元，用于获取风电机组的实时风速、发电机额定功率及补偿功率，并获
取每个实时风速对应的控制功能标志位；
[0020]评估单元，与数据获取单元相交互，用于判断控制功能标志位是否正确；
[0021]数据处理单元，分别与数据获取单元和评估单元相交互，包括降转速模块和升转矩模块，基于控制功能标志位的判断结果，及发电机额定功率及补偿功率，得到发电机最新功率设定值，进一步计算得到发电机转矩设定值，结合发电机转速设定值，计算得到发电机输出功率。
[0022]优选地，数据处理单元包括：
[0023]降转速模块，通过实时风速与额定转速设定值的关系，得到每一种风速下降低的发电机转速设定值，此时变桨系统开始动作，通过减少风能吸收来实现降低转速。
[0024]优选地，数据处理单元包括：
[0025]升转矩模块，用于将提高的转矩设定值传递给变流器，变流器按照转矩设定值运行以实现升转矩.
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术公开了一种大风条件下风电机组功率控制方法，通过检测风速仪判断发电机转速设定值转矩设定值是否需要调整，如其需要即计算最新的发电机降转速及升转矩设定值，最大程度考虑大风条件下降低机组极限载荷的需求，同时保证机组的输出功率保持不变，无发电量损失。通过当前风速查表取得降低转速设定点，并通过功率除以降低的转速设定点得到转矩设定点升高值。本专利技术采用发电机降转速升转矩的方式，作为大风条件下的功率控制方式，从而降低大风条件下的大部件极限载荷，同时保持发电机输出功率不变，克服了传统方式中仅降低发电机转速、发电机转矩不变造成机组的输出功率降低，在大风频繁的风况下导致发电量损失的问题。
[0028]进一步地，由于测量风速中存在干扰信号，故对测量风速信号进行滑动平均处理。
[0029]本专利技术公开了一种大风条件下风电机组功率控制系统，可以通过风速仪风速作为判断条件对发电机转速及发电机转矩设定值进行调度，从而在大风条件下对风力发电机组进行功率控制。创新地采用在大风条件下，降低发电机设定转速的同时提升发电机设定转矩。由于在大风条件下的极限载荷与发电机运行转速呈现正相关，为有效降低极限载荷需相应地降低发电机额定转速，为弥补此时的发电量损失，通过提升发电机转矩的方式来保证在大风条件下发电机输出功率保持不变的同时有效降低大部件的极限载荷。本专利技术创新地采用了降低发电机转速的同时升高发电机转矩，从而在大风下即降低了机组有可能遭遇的极限载荷保护机组，又针对性的提高发电机转矩，无发电量损失。
附图说明
[0030]图1为本专利技术风力发电机组的大风条件下功率控制方法的流程图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0032]实施例1
[0033]一种大风条件下风电机组功率控制方法，包括如下步骤：
[0034]步骤1)获取风电机组的实时风速；
[0035]步骤2)获取控制功能标志位；
[0036]步骤3)判断控制功能标志位的状态为打开状态还是关闭状态；
[0037]当控制功能标志位为关闭状态，则以额定转速设定值和转矩设定值继续运行；
[0038]当控制功能标志位为打开状态，则获取风速
‑
转速设定值关系表，得到每一种风速下降低的发电机转速设定值；
[0039]获取发电机最新功率设定值，计算得到升高的发电机转矩设定值；
[0040]将升高的发电机转矩设定值传递给变流器，控制发电机保持输出功率不变。
[0041]实施例2
[0042]如图1所示，在当前的检测周期内检测风速仪风速，由于测量风速中存在干扰信号，故对测量风速信号进行滑动平均处理。获取当前此控制功能标志位。判断此控制功能标志位是否为true，如标志位为false，即此控制功能未开启，功率控制策略维持不变，以原转速设定值转矩设定值继续运行。
[0043]如标志位为true，获取风速
‑
转速设定值关系表，通过检测的风速仪风速查表求得当前风速下的降低发电机转速设定值。获取当前发电机额定功率及补偿功率，得到发电机最新功率设定值。通过将发电机最新功率设定值除以当前风速下的降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大风条件下风电机组功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)获取风电机组的实时风速；步骤2)获取控制功能标志位；步骤3)判断控制功能标志位的状态为打开状态还是关闭状态；当控制功能标志位为关闭状态，则以额定转速设定值和转矩设定值继续运行；当控制功能标志位为打开状态，则获取风速
‑
转速设定值关系表，得到每一种风速下降低的发电机转速设定值；获取发电机最新功率设定值，计算得到升高的发电机转矩设定值；将升高的发电机转矩设定值传递给变流器，控制发电机保持输出功率不变。2.根据权利要求1所述的大风条件下风电机组功率控制方法，其特征在于，实时风速获取后首先进行滑动平均处理。3.根据权利要求1所述的大风条件下风电机组功率控制方法，其特征在于，步骤2)中，升高的转矩设定值的计算过程为：在保持功率不变的情况下，通过发电机最新功率设定值除以降低的发电机转速设定值，得到升高的转矩设定值。4.根据权利要求2所述的大风条件下风电机组功率控制方法，其特征在于，滑动平均处理的时间为50s。5.根据权利要求1所述的大风条件下风电机组功率控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立平，陶成强，苏善斌，张奔，金强，蔡安民，焦冲，林伟荣，张俊杰，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：