风力发电机组的控制方法和控制装置制造方法及图纸

公开风力发电机组的控制方法和控制装置。所述控制方法包括：周期性地计算采样时间间隔内编码器测量的叶片角度值的统计值；响应于连续多个采样时间间隔的计算的统计值大于预定阈值，确定所述编码器测量的叶片角度值发生波动；响应于确定所述编码器测量的叶片角度值发生波动，执行特定变桨操作。执行特定变桨操作。执行特定变桨操作。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的控制方法和控制装置


[0001]本公开总体说来涉及风力发电
，更具体地讲，涉及风力发电机组的控制方法和控制装置。

技术介绍

[0002]随着风力发电机组规模的逐渐扩大和机组安全保护的日趋完善，风力发电机组的运行的发电性能，即提高风力发电机的发电量和可利用率，受到了越来越多的重视。另一方面，在追求发电效益的同时，又要严格保证风力发电机组的安全性。
[0003]在风力发电机组中，变桨系统的一个主要功能是担当机组的气动刹车系统功能。电动变桨系统通过多种检测和控制手段、多重冗余设计保证风力发电机组安全稳定运行。任何故障引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置。因此，为了保护风力发电机组的安全，变桨系统需要对运行过程中的传感器数据和信号进行实时监测。如果传感器数据和信号发生异常，则需要紧急顺桨使叶片收回到安全位置。这里，一个重要的传感器数据就是变桨系统的编码器所测的叶片角度值。
[0004]同时，由于变桨驱动器需要采集编码器的信号，因此当编码器损坏或编码器信号发生异常后，变桨控制器/主控制器所采集到的角度值会发生跳变，使风力发电机触发故障而停机，甚至可能会导致变桨电机运转异常、电流变大，使变桨驱动器内部触发故障而停机，出现卡桨现象，此时，变桨电机就不能再驱动叶片顺桨到安全位置，因而对风力发电机的安全产生巨大隐患。
[0005]编码器为比较精密、敏感的器件。工作环境的异常，会导致编码器损坏。通常来说，导致编码器发生故障的主要原因有以下几点。
[0006]第一，编码器本身故障或光栅污染。这属于编码器本身元器件出现故障。
[0007]第二，编码器连接电缆故障。这种情况出现的几率最高，通常为编码器电缆断路、短路或接触不良，或由于电缆固定不紧，造成松动引起开焊或断路。
[0008]第三，编码器+5V电源下降。这是指+5V电源过低，通常电源不能低于4.75V，造成电源过低的原因是供电电源故障或电源传送电缆阻值偏大而引起损耗。
[0009]第四，编码器电缆屏蔽线未接或脱落。这种情况会引入干扰信号，使波形不稳定，影响通信的准确性。
[0010]在这些情况中，当编码器连接线路发生松动，或编码器出现器件故障后，会导致编码器输出的数据发生大幅度的高频波动。此时，主控制器会检测到风力发电机组的三轴角度不一致，从而启动角度调节功能。然而，由于编码器测量的角度数据频繁波动，会导致给定速度值发生紊乱，在频繁且剧烈的调桨、换向的情况下，齿形带会因为受力频繁突变而被拉断。
[0011]此外，由于编码器测量的角度数据波动频率较高，三叶片角度差值持续大于一定阈值的时间较少，因此变桨系统内部也不会触发“角度不一致”故障而执行自主顺桨，这严重地影响机组运行安全。
[0012]目前，检测编码器是否发生故障的方法主要有四种，均针对编码器发生单次跳变，然而，检测单次跳变的方法不能用于检测角度值大幅度、频繁波动的情况，其原因如下所述。
[0013]一种检测单次跳变的方法是判断编码器所测角度值前后变化率，并对跳变值进行限幅。这种方法由于不同编码器跳变的时刻和跳变的幅度都不一样，因此参数阈值难以合理设置；此外，当变桨电机实际转速变得较大时，编码器角度变化值也会变大，如果对此变化率按跳变处理，就屏蔽了对变桨电机真实故障的检测，不利于风力发电机组的安全；此外，这种方法无法区分出是变桨电机运行异常，还是编码器数据发生了异常。
[0014]另一种检测单次跳变的方法是安装一个叶片编码器作为参考。这种方法不足之处在于：一方面无法判断哪个编码器的值是真实值，一方面有的变桨系统叶片上无法安装编码器。
[0015]另一种检测单次跳变的方法是增大检测延长时间。这种方法可以对单次跳变的数据进行滤除，但是编码器数据发生波动时，会使控制器软件中的定时器频繁接通、中断，导致定时器的计时时间始终达不到设定值，使故障无法触发，即，无法实现对编码器数据异常波动的检测；同时由于故障无法触发，因此还会影响风力发电机的安全。
[0016]另一种检测单次跳变的方法需根据电机电流值、或给定速度值、或前一时刻的实际速度进行冗余设计。这种方法的不足之处在于：在角度值波动很频繁的情况下，给定速度会发生变化，会使得变桨电机电流值发生变化，而且由于前一时刻的实际速度也可能是跳变状态，所以前一时刻的实际速度不能被采用，导致方法失败。

技术实现思路

[0017]本公开的实施例提供一种风力发电机组的控制方法和控制装置，能够准确地检测编码器测量的叶片角度值是否发生波动，并且弥补单次跳变检测方法的不足。
[0018]在一个总的方面，提供一种风力发电机组的控制方法，所述控制方法包括：周期性地计算采样时间间隔内编码器测量的叶片角度值的统计值；响应于连续多个采样时间间隔的计算的统计值大于预定阈值，确定所述编码器测量的叶片角度值发生波动；响应于确定所述编码器测量的叶片角度值发生波动，执行特定变桨操作。
[0019]可选地，所述统计值包括方差和标准差。
[0020]可选地，所述编码器是风力发电机组的变桨系统的编码器，并且风力发电机组的变桨系统包括多个编码器，其中，针对每个编码器，执行计算统计值的步骤及其后续步骤。
[0021]可选地，执行特定变桨操作包括以下项中的一项：针对各个桨叶执行收桨操作，以使风力发电机组停机；断开外部变桨安全链，并执行开环顺桨操作。
[0022]可选地，执行特定变桨操作的步骤包括：基于连续多个预定时间间隔内的所述编码器测量的叶片角度值以及另一编码器测量的叶片角度值，执行所述特定变桨操作，其中，所述另一编码器为测量的叶片角度值未发生波动的编码器。
[0023]可选地，执行特定变桨操作的步骤包括：计算所述连续多个预定时间间隔的每个预定时间间隔的第一角度变化量和值；计算所述连续多个预定时间间隔的每个预定时间间隔的第二角度变化量和值；将每个预定时间间隔的第一角度变化量和值与第二角度变化量和值进行比较；响应于比较结果指示每个预定时间间隔的第一角度变化量和值与第二角度
变化量和值均一致，停止叶片角度的一致性调节操作，其中，每个预定时间间隔包括多个采样时刻，每个采样时间间隔包括多个采样时刻，其中，任意一个预定时间间隔的第一角度变化量和值通过以下方式计算：从第一采样时刻开始，计算所述编码器在每个采样时刻测量的叶片角度值与上一采样时刻测量的叶片角度值之间的角度变化量，并将计算的所有角度变化量求和作为所述任意一个预定时间间隔的第一角度变化量和值，其中，任意一个预定时间间隔的第二角度变化量和值通过以下方式计算：从第一采样时刻开始，计算所述另一编码器在每个采样时刻测量的叶片角度值与上一采样时刻测量的叶片角度值之间的角度变化量，并将计算的所有角度变化量求和作为所述任意一个预定时间间隔的第二角度变化量和值，其中，第一采样时刻的上一采样时刻为前一个预定时间间隔的最后一个采样时刻，并且第一个预定时间间隔的第一采样时刻的上一采样时刻为所述连续多个采样时间间隔的最后一个采样时刻。
[0024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的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：周期性地计算采样时间间隔内编码器测量的叶片角度值的统计值；响应于连续多个采样时间间隔的计算的统计值大于预定阈值，确定所述编码器测量的叶片角度值发生波动；响应于确定所述编码器测量的叶片角度值发生波动，执行特定变桨操作。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，执行特定变桨操作包括以下项中的一项：针对各个桨叶执行收桨操作，以使风力发电机组停机；断开外部变桨安全链，并执行开环顺桨操作。3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，执行特定变桨操作的步骤包括：基于连续多个预定时间间隔内的所述编码器测量的叶片角度值以及另一编码器测量的叶片角度值，执行所述特定变桨操作，其中，所述另一编码器为测量的叶片角度值未发生波动的编码器。4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，执行特定变桨操作的步骤包括：计算所述连续多个预定时间间隔的每个预定时间间隔的第一角度变化量和值；计算所述连续多个预定时间间隔的每个预定时间间隔的第二角度变化量和值；将每个预定时间间隔的第一角度变化量和值与第二角度变化量和值进行比较；响应于比较结果指示每个预定时间间隔的第一角度变化量和值与第二角度变化量和值均一致，停止叶片角度的一致性调节操作，其中，每个预定时间间隔包括多个采样时刻，每个采样时间间隔包括多个采样时刻，其中，任意一个预定时间间隔的第一角度变化量和值通过以下方式计算：从第一采样时刻开始，计算所述编码器在每个采样时刻测量的叶片角度值与上一采样时刻测量的叶片角度值之间的角度变化量，并将计算的所有角度变化量求和作为所述任意一个预定时间间隔的第一角度变化量和值，其中，任意一个预定时间间隔的第二角度变化量和值通过以下方式计算：从第一采样时刻开始，计算所述另一编码器在每个采样时刻测量的叶片角度值与上一采样时刻测量的叶片角度值之间的角度变化量，并将计算的所有角度变化量求和作为所述任意一个预定时间间隔的第二角度变化量和值，其中，第一采样时刻的上一采样时刻为前一个预定时间间隔的最后一个采样时刻，并且第一个预定时间间隔的第一采样时刻的上一采样时刻为所述连续多个采样时间间隔的最后一个采样时刻。5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，执行特定变桨操作的步骤还包括：响应于比较结果指示每个预定时间间隔的第一角...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，刘星，许东宁，
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：