风力发电机组及其控制系统技术方案

本申请提供一种风力发电机组及其控制系统，其中，风力发电机组包括发电机和变流器；风力发电机组控制系统包括：主控回路，用于根据发电机的转速，确定发电机的目标转矩；和变流器控制回路，包括转矩控制单元、加阻控制单元及第一合并单元；其中，加阻控制单元用于根据变流器的速度观测器观测获得的发电机的转速或者外部的加速度传感器检测获得的发电机的振动信息，确定第一阻尼转矩，第一合并单元用于对目标转矩和第一阻尼转矩进行合并，获得转矩给定，转矩控制单元用于根据转矩给定，对发电机进行控制。本申请通过在变流器控制回路中增加加阻控制单元以及第一合并单元，实现在变流器中实现加阻控制，大幅降低控制延时，提高控制效果。控制效果。控制效果。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组及其控制系统


[0001]本申请涉及风力发电机组领域，尤其涉及一种风力发电机组及其控制系统。

技术介绍

[0002]常见的主动式传动链与塔架的加阻控制由风力发电机组的主控回路实现，如图1所示，风力发电机组的速度观测器或者加速度传感器提取到发电机产生的转速波动分量ω
g
(rpm)，并将该转速波动分量作为加阻控制单元的输入，加阻控制单元输出的阻尼转矩加入到主控回路发给变流器的转矩给定中，经过变流器控制输出相应的阻尼控制转矩T，从而控制发电机的转速。
[0003]当前的加阻控制在主控回路中实现，由于主控回路的控制周期较长(1ms以上)，与变流器通信周期较长(20ms)以上，在控制中不可避免的出现较大的通信与控制延时，导致阻尼转矩控制效果不佳。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种风力发电机组及其控制系统。
[0005]具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：
[0006]本申请实施例的第一方面，提供一种风力发电机组控制系统，其中，风力发电机组包括发电机和变流器；所述风力发电机组控制系统包括：
[0007]主控回路，用于根据所述变流器的速度观测器观测获得的所述发电机的转速，确定所述发电机的目标转矩；和
[0008]变流器控制回路，包括转矩控制单元、加阻控制单元及第一合并单元；
[0009]其中，所述加阻控制单元用于根据所述变流器的速度观测器观测获得的所述发电机的转速或者外部的加速度传感器检测获得的所述发电机的振动信息，确定第一阻尼转矩，所述第一合并单元用于对所述目标转矩和所述第一阻尼转矩进行合并，获得转矩给定，所述转矩控制单元用于根据所述转矩给定，对所述发电机进行控制。
[0010]可选地，所述加阻控制单元用于根据所述变流器的速度观测器观测获得的所述发电机的转速或者外部的加速度传感器检测获得的所述发电机的振动信息，确定在所述风力发电机组处于不同谐振点时的第二阻尼转矩，所述第一阻尼转矩为所述不同谐振点的第二阻尼转矩合并获得。
[0011]可选地，所述不同谐振点包括第一谐振点和第二谐振点，所述加阻控制单元包括第一控制链路、第二控制链路和第二合并单元，在所述第一谐振点获得的所述转速或者所述振动信息经所述第一控制链路处理后获得所述第一谐振点对应的第二阻尼转矩，在所述第二谐振点获得的所述转速或者所述振动信息经所述第二控制链路处理后获得所述第二谐振点对应的第二阻尼转矩，所述第二合并单元用于将所述第一谐振点对应的第二阻尼转矩和所述第二谐振点对应的第二阻尼转矩进行合并并输出所述第一阻尼转矩。
[0012]可选地，所述第一控制链路包括带通滤波器、第一超前滞后滤波器和第一增益控
制器，在所述第一谐振点获得的所述转速或者所述振动信息依次经所述带通滤波器、第一超前滞后滤波器和第一增益控制器后获得所述第一谐振点对应的第二阻尼转矩。
[0013]可选地，所述带通滤波器为二阶带通滤波器；和/或，
[0014]所述第一超前滞后滤波器为二阶超前滞后滤波器。
[0015]可选地，所述第一谐振点包括多个，所述第一控制链路的数量与所述第一谐振点的数量相等且一一对应。
[0016]可选地，所述第二控制链路包括离散时间传递函数、第二超前滞后滤波器和第二增益控制器，在所述第二谐振点获得的所述转速或者所述振动信息依次经所述离散时间传递函数、所述第二超前滞后滤波器和所述第二增益控制器后获得所述第二谐振点对应的第二阻尼转矩。
[0017]可选地，所述第二超前滞后滤波器为二阶超前滞后滤波器。
[0018]可选地，所述加阻控制单元还包括饱和器，用于将所述第二合并单元输出的第一阻尼转矩大小限制在预设转矩范围内。
[0019]可选地，所述加阻控制单元还包括参数整定单元，用于根据所述风力发电机组的多个运行参数，确定所述第一控制链路和/或所述第二控制链路中的滤波器的相位和/或频率和/或增益控制器的增益大小。
[0020]可选地，所述加阻控制单元还包括多个低通滤波器，多个所述运行参数分别经对应的低通滤波器进行滤波，所述参数整定单元用于将滤波后的多个所述运行参数，确定所述第一控制链路和/或所述第二控制链路中的滤波器的相位和/或频率和/或增益控制器的增益大小。
[0021]可选地，所述低通滤波器为一阶低通滤波器。
[0022]可选地，所述多个运行参数包括转矩、转速、功率和桨距角中的至少两种。
[0023]本申请实施例的第二方面，提供一种风力发电机组，包括发电机、变流器和第一方面任一项所述的风力发电机组控制系统。
[0024]根据本申请实施例提供的技术方案，通过在变流器控制回路中增加加阻控制单元以及第一合并单元，实现在变流器中实现加阻控制，大幅降低控制延时，提高控制效果。
[0025]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
[0026]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0027]图1是常规的风力发电机组控制系统的结构示意图；
[0028]图2是本申请一示例性实施例示出的一种风力发电机组控制系统的结构示意图；
[0029]图3是本申请一示例性实施例示出的一种加阻控制单元的结构示意图；
[0030]图4是图示3所示实施例的加阻控制单元的一种具体结构示意图；
[0031]图5是本申请一示例性实施例示出的一种加阻控制单元的另一结构示意图。
[0032]附图标记：
[0033]10、主控回路；11、转矩给定控制单元；20、变流器控制回路；21、转矩控制单元；22、
加阻控制单元；221、第一控制链路；2211、带通滤波器；2212、第一超前滞后滤波器；2213、第一增益控制器；222、第二控制链路；2221、离散时间传递函数；2222、第二超前滞后滤波器；2223、第二增益控制器；223、第二合并单元；224、饱和器；225、参数整定单元；226、低通滤波器；23、第一合并单元。
具体实施方式
[0034]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0035]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0036]应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组控制系统，其中，风力发电机组包括发电机和变流器；其特征在于，所述风力发电机组控制系统包括：主控回路(10)，用于根据所述变流器的速度观测器观测获得的所述发电机的转速，确定所述发电机的目标转矩；和变流器控制回路(20)，包括转矩控制单元(21)、加阻控制单元(22)及第一合并单元(23)；其中，所述加阻控制单元(22)用于根据所述变流器的速度观测器观测获得的所述发电机的转速或者外部的加速度传感器检测获得的所述发电机的振动信息，确定第一阻尼转矩，所述第一合并单元(23)用于对所述目标转矩和所述第一阻尼转矩进行合并，获得转矩给定，所述转矩控制单元(21)用于根据所述转矩给定，对所述发电机进行控制。2.根据权利要求1所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述加阻控制单元(22)用于根据所述变流器的速度观测器观测获得的所述发电机的转速或者外部的加速度传感器检测获得的所述发电机的振动信息，确定在所述风力发电机组处于不同谐振点时的第二阻尼转矩，所述第一阻尼转矩为所述不同谐振点的第二阻尼转矩合并获得。3.根据权利要求2所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述不同谐振点包括第一谐振点和第二谐振点，所述加阻控制单元(22)包括第一控制链路(221)、第二控制链路(222)和第二合并单元(223)，在所述第一谐振点获得的所述转速或者所述振动信息经所述第一控制链路(221)处理后获得所述第一谐振点对应的第二阻尼转矩，在所述第二谐振点获得的所述转速或者所述振动信息经所述第二控制链路(222)处理后获得所述第二谐振点对应的第二阻尼转矩，所述第二合并单元(223)用于将所述第一谐振点对应的第二阻尼转矩和所述第二谐振点对应的第二阻尼转矩进行合并并输出所述第一阻尼转矩。4.根据权利要求3所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述第一控制链路(221)包括带通滤波器(2211)、第一超前滞后滤波器(2212)和第一增益控制器(2213)，在所述第一谐振点获得的所述转速或者所述振动信息依次经所述带通滤波器(2211)、第一超前滞后滤波器(2212)和第一增益控制器(2213)后获得所述第一谐振点对应的第二阻尼转矩。5.根据权利要求4所述的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述带...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉明，吴立建，方杭杭，王思奇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：