一种直驱型风电机组风机运行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种直驱型风电机组风机运行控制方法，包括：采集相关的数据信息，构建基于不同能量变换拓扑结构的直驱型风电系统；基于所述直驱型风电系统构建风电机组风机运行控制模型；在仿真平台建立相应的仿真模型，利用所述风电机组风机运行控制模型对风机运行状态进行仿真分析，得到分析结果；根据所述分析结果判断风机的实时运行性能，对所述实时运行性能低的风机进行控制及调整。本发明专利技术能够解决现有技术存在的问题，全方位的预判故障的发生并及时进行相应的调节，从而能够有效提高风机运行的经济性和可靠性。机运行的经济性和可靠性。机运行的经济性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种直驱型风电机组风机运行控制方法


[0001]本专利技术涉及风电控制的
，尤其涉及一种直驱型风电机组风机运行控制方法。

技术介绍

[0002]能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力，然而作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生能源的储量日趋减少，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到重视，装机量也不断增加，随着风力发电技术的不断发展，直驱型风电机组风机的各种研究也日益深入。
[0003]直驱型风电机组风机的故障保护功能，对风机的安全运行以及性能提升至关重要。故障保护功能是指由于直驱型风电机组的内部或外部发生故障，或监控的参数超过极限值而出现危险情况，或控制系统失效，直驱型风电机组不能保持在它的正常运行范围内，则启动安全保护系统，使直驱型风电机组收桨停机。
[0004]目前，直驱型风电机组的故障保护方式较为单一，即风力发电机发生某一故障时，主控系统马上控制直驱型风电机组收桨停机，但该方式会造成一定的停机时间和发电量损失。另外，现有技术无法从多角度、多方面预判故障的发生并难以及时的进行调节，从而导致经济及成本上的损失。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
>[0007]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有技术故障保护方式较为单一，无法从多角度、多方面预判故障的发生并难以及时的进行调节，从而导致风机的经济及可靠性的降低。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：采集相关的数据信息，构建基于不同能量变换拓扑结构的直驱型风电系统；基于所述直驱型风电系统构建风电机组风机运行控制模型；在仿真平台建立相应的仿真模型，利用所述风电机组风机运行控制模型对风机运行状态进行仿真分析，得到分析结果；根据所述分析结果判断风机的实时运行性能，对所述实时运行性能低的风机进行控制及调整。
[0009]作为本专利技术所述的直驱型风电机组风机运行控制方法的一种优选方案，其中：所述相关信息的采集包括根据设置的测点进行在线读取或历史存储得到的运行状态参数。
[0010]作为本专利技术所述的直驱型风电机组风机运行控制方法的一种优选方案，其中：所述基于不同能量变换拓扑结构的直驱型风电系统包括采用二极管整流器和DC/DC变流器直驱型风电系统或采用双PWM直驱型风电系统。
[0011]作为本专利技术所述的直驱型风电机组风机运行控制方法的一种优选方案，其中：所
述直驱型风电系统的数学模型包括：
[0012][0013][0014]其中，F表示风能，ρ表示空气密度，r表示风电机的机叶片半径，v表示风速，δ表示风能利用系数，α表示风电机叶尖速比，R表示机叶片半径的转速。
[0015]作为本专利技术所述的直驱型风电机组风机运行控制方法的一种优选方案，其中：所述风电机组风机运行控制模型的构建包括基于系统总风险最小化得到基本的数学模型为：
[0016]maxf＝f(x,y,z)
[0017]s.t.h(x,y,z)＝0
[0018]p0≤p(x,y,z)≤p1[0019]其中，f为目标函数，x为状态变量，y为控制变量，z为参数变量，h为等式约束，p为不等式约束。
[0020]作为本专利技术所述的直驱型风电机组风机运行控制方法的一种优选方案，其中：所述风电机组风机运行控制模型以实时运行时效能最大为目标函数：
[0021][0022]其中，i＝0时表示系统正常运行状态，i＝1,2,
…
n1时表示预设事故状态，H
j
表示叶片j的重要程度，H
f
表示叶片j的转动幅值，ΔH
lim
表示运行效能偏差范围，ω
j
表示叶片j的重要程度，n表示严重度函数因子，取常数，P(C
i
)表示故障事件的概率。
[0023]作为本专利技术所述的直驱型风电机组风机运行控制方法的一种优选方案，其中：所述风电机组风机运行控制模型的约束条件包括：
[0024]风机运行效能需满足最大风力约束：
[0025][0026]其中，分别表示风机叶片j在不同运行状态的基准曲线出力和可提供的最大出力；
[0027]风电机组相关的约束：
[0028][0029]其中，H
′
k，t
、分别表示风电机组k在t时段的实际计划出力和出力限度，H
k,t,n
表示风电机组k在t时段的风阻值，M表示常数系数。
[0030]作为本专利技术所述的直驱型风电机组风机运行控制方法的一种优选方案，其中：所述仿真平台建立相应的仿真模型包括：配置仿真模型的接口；根据不同接口之间的数据交互方式，建立不同接口之间的交互路径；以交互路径连接输入接口、输出接口、计算接口以
及事件激励接口构建仿真模型框架。
[0031]作为本专利技术所述的直驱型风电机组风机运行控制方法的一种优选方案，其中：所述仿真平台包括利用Matlab/Simulink工具箱，建立所述相应的仿真模型。
[0032]本专利技术的有益效果：本专利技术能够解决现有技术存在的问题，全方位的预判故障的发生并及时进行相应的调节，从而能够有效提高风机运行的经济性和可靠性。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0034]图1为本专利技术一个实施例提供的一种直驱型风电机组风机运行控制方法的二极管整流器和DC/DC变流器直驱型风电系统示意图；
[0035]图2为本专利技术一个实施例提供的一种直驱型风电机组风机运行控制方法的双PWM直驱型风电系统示意图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护的范围。
[0037]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0038]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直驱型风电机组风机运行控制方法，其特征在于，包括：采集相关的数据信息，构建基于不同能量变换拓扑结构的直驱型风电系统；基于所述直驱型风电系统构建风电机组风机运行控制模型；在仿真平台建立相应的仿真模型，利用所述风电机组风机运行控制模型对风机运行状态进行仿真分析，得到分析结果；根据所述分析结果判断风机的实时运行性能，对所述实时运行性能低的风机进行控制及调整。2.如权利要求1所述的直驱型风电机组风机运行控制方法，其特征在于，所述相关信息的采集包括根据设置的测点进行在线读取或历史存储得到的运行状态参数。3.如权利要求2所述的直驱型风电机组风机运行控制方法，其特征在于，所述基于不同能量变换拓扑结构的直驱型风电系统包括采用二极管整流器和DC/DC变流器直驱型风电系统或采用双PWM直驱型风电系统。4.如权利要求1～3任一所述的直驱型风电机组风机运行控制方法，其特征在于，所述直驱型风电系统的数学模型包括：直驱型风电系统的数学模型包括：其中，F表示风能，ρ表示空气密度，r表示风电机的机叶片半径，v表示风速，δ表示风能利用系数，α表示风电机叶尖速比，R表示机叶片半径的转速。5.如权利要求1所述的直驱型风电机组风机运行控制方法，其特征在于，所述风电机组风机运行控制模型的构建包括基于系统总风险最小化得到基本的数学模型为：maxf＝f(x，y，z)s.t.h(x，y，z)＝0p0≤p(x，y，z)≤p1其中，f为目标函数，x为状态变量，y为控制变量，z为参数变量，h为等式约束，p为不等式约束。6.如权利要求5所述的直驱型风电机组风机运行控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴大利，李庆林，宁志，马永辉，严爱民，刘宇，杨军，曹斌，周晓红，马小龙，王震，
申请(专利权)人：陕西华电新能源发电有限公司，
类型：发明
国别省市：