一种发电功率限最小桨距角控制方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种发电功率限最小桨距角控制方法、系统及存储介质，包括获取当前风电机组的输出功率值、存储叶片角度值、以及预设的功率

【技术实现步骤摘要】
一种发电功率限最小桨距角控制方法、系统及存储介质


[0001]本申请涉及风力发电
，尤其是涉及一种发电功率限最小桨距角控制方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]随着全球风电技术的日趋成熟和大规模的风电场集中式开发并网，风电成本将逐年降低，不久的将来或许接近常规能源成本。
[0003]现代大型风电机组在满发前(即输出功率达到额定功率之前)，存在两段运行区，其一，发电机尚未达到额定转速，此区称之为最大风能捕获段；其二，发电机达到额定转速，但输出功率尚未达到额定功率，此区称之为过渡段。机组运行在额定转速但未达到额定功率时，叶片桨距角保持在最小桨距角，在此运行区间，风速增加而转速不增加，叶片会逐步靠近失速边界，风轮受到的推力也在逐步增大。在空气密度过低时存在失速风险，当叶片具有长柔特性时，叶片净空不能保证。
[0004]针对这种情况，现有的解决办法一般是通过以达到额定功率提前变桨的方式。但这种解决方式一方面可能会导致变桨幅度较大，导致变桨过程中容易有不稳定和震荡等不利情况出现，另外会造成机组损失部分发电量。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术提供一种发电功率限最小桨距角控制方法、系统及存储介质，用于解决风电机组在发生叶片失速情况之前，找出适应当前环境的最小桨距角并稳定调节叶片角度的问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种发电功率限最小桨距角控制方法，采用如下的技术方案：一种发电功率限最小桨距角控制方法，包括如下步骤：获取当前风电机组的输出功率值、存储叶片角度值、以及预设的功率
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最小叶片角插值表；基于所述输出功率值获取输入值，基于所述输入值查询所述功率表
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最小叶片角插值表获取最小叶片角度计算值；基于所述最小叶片角度计算值进行平滑处理，获得平滑最小叶片角度计算值；比较所述平滑最小叶片角度计算值和存储叶片角度值，取其中较大值作为最小桨距角。
[0007]通过采用上述技术方案，通过输出功率在插值表中查询获得当前输出功率所对应的最小叶片角度值，经过处理获得的最小桨距角可用于调整风电机组的叶片旋转角度，以实现期望的电力输出。通过对获得的最小叶片角度值进行平滑处理，以消除由于噪声和机器控制误差引起的突变和抖动，能够使得叶片能够平稳的调整角度，降低在叶片调整角度的时候产生损坏的可能。
[0008]优选的，所述输出功率值由当前发电机扭矩值与当前转速值的乘积，并通过滤波处理后获得。
[0009]通过采用上述技术方案，通过发电机扭矩和转速测量来得到输出功率数据，并通过滤波消除了由于发电机扭矩和转速测量的误差和变化所引起的干扰和噪声，使得查询得到的最小叶片角度值更加准确。
[0010]优选的，所述输入值为所述输出功率值与额定功率值的比值。
[0011]通过采用上述技术方案，用输入值表示风电机组发电机负载：若负载增加，则输入值增加，风电机需要更大的最小叶片角度控制转速；若负载减轻，则输入值减小，风电机需要更小的最小叶片角度控制转速。使用输入值进行查找，可以是风力发电机在不同负载下始终处于最佳工作状态，从而提高发电效率，减少能源浪费，并有效维护电网稳定。
[0012]优选的，所述对最小叶片角度计算值进行平滑处理，获得平滑最小叶片角度计算值的步骤包括：判断所述最小叶片角度计算值是否大于存储叶片角度值；若是，则使用预设的上升时间常数作为平滑时间常数；若否，则使用预设的下降时间常数作为平滑时间常数；基于所述平滑时间常数计算平滑系数；基于所述平滑系数获得平滑最小叶片角度计算值。
[0013]通过采用上述技术方案，通过使用时间常数计算平滑系数进而控制叶片角度变化的速率，一方面使得叶片的最小角度能够更加平滑地进行调整，避免由于过快的角度变化导致的不稳定性和不良影响。另一方面，根据不同的情况选择不同的平滑时间常数，针对增大角度和减小角度两种不同的情况，采用不同的平滑时间常数调整速度。
[0014]优选的，所述基于平滑时间常数计算平滑系数的步骤包括：获取时间步长；将所述时间步长除以所述时间步长与所述平滑时间常数之间的较大值，获得平滑系数。
[0015]通过采用上述技术方案，取时间步长与平滑时间常数之间的较大值是为了确保平滑级别不会超过当前时间步长的限制，即保证平滑系数不大于1，使得控制算法更加的稳定可靠；基于时间步长和/或平滑时间常数来计算平滑系数，实现风机在不同运行工况下，基于不同的时间步长设定，自动完成对稳定性的调控，更好的保证风机的稳定运行。
[0016]优选的，基于所述平滑系数获得平滑最小叶片角度计算值的步骤包括：将所述最小叶片角度计算值与存储叶片角度值相减计算角度差，将所述角度差与平滑系数相乘获得角度增量；将所述存储叶片角度值与角度增量相加获得所述平滑最小叶片角度计算值。
[0017]通过采用上述技术方案，基于平滑系数通过计算获得的角度增量，作为桨距角调整幅度的参数，可以帮助风电机组发电机在动态环境下实现最大化的电能输出。
[0018]优选的，所述基于最小叶片角度计算值进行平滑处理，获得平滑最小叶片角度计算值的步骤之后，包括以下步骤：使用所述平滑最小叶片角度计算值的值替换存储叶片角度值。
[0019]通过采用上述技术方案，将当前计算得到的平滑最小叶片角度计算值更新为上一
次计算得到的最小桨距角度，方便下一次计算时使用最新的数据。
[0020]优选的，获得所述平滑最小叶片角度计算值之后还包括：获取额定功率对应的最小角度值；判断所述平滑最小叶片角度计算值是否大于额定功率对应的最小角度值；若是，则使用所述平滑最小叶片角度计算值替换额定功率对应的最小角度值。
[0021]通过采用上述技术方案，当风电机组达到额定功率后，为了适应在不同的运行工况，例如在不同风速条件下风电机组仍能保持最优发电效率，动态调整最小桨距角，使其始终处于最佳运行状态。
[0022]第二方面，本申请提供一种发电功率限最小桨距角控制系统，采用如下的技术方案：一种发电功率限最小桨距角控制装置，包括：获取模块，用于获取风电机组的输出功率值、存储叶片角度值及预设的功率
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最小叶片角插值表；查找模块，用于基于所述预设的功率
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最小叶片角插值表查找出所述输出功率下对应的最小叶片角度计算值；处理模块，用于对所述最小叶片角度计算值进行平滑处理；判断模块，用于判断所述平滑最小叶片角度计算值与存储叶片角度值和所述平滑最小叶片角度计算值与额定功率对应的最小叶片角度值，并取较大值作为最小桨距角值。
[0023]通过采用上述技术方案，不同模块对不同功能要求进行处理，保证程序的有序执行并实现上述方案的效果。
[0024]第三方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以上所述的任意一种发电功率限最小桨距角控制方法。
[0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电功率限最小桨距角控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取当前风电机组的输出功率值、存储叶片角度值、以及预设的功率
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最小叶片角插值表；基于所述输出功率值获取输入值，基于所述输入值查询所述功率表
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最小叶片角插值表获取最小叶片角度计算值；基于所述最小叶片角度计算值进行平滑处理，获得平滑最小叶片角度计算值；比较所述平滑最小叶片角度计算值和存储叶片角度值，取其中较大值作为最小桨距角。2.根据权利要求1所述的一种发电功率限最小桨距角控制方法，其特征在于：所述输出功率值由当前发电机扭矩值与当前转速值的乘积，并通过滤波处理后获得。3.根据权利要求2所述的一种发电功率限最小桨距角控制方法，其特征在于：所述输入值为所述输出功率值与额定功率值的比值。4.根据权利要求3所述的一种发电功率限最小桨距角控制方法，其特征在于，所述对最小叶片角度计算值进行平滑处理，获得平滑最小叶片角度计算值的步骤包括：判断所述最小叶片角度计算值是否大于存储叶片角度值；若是，则使用预设的上升时间常数作为平滑时间常数；若否，则使用预设的下降时间常数作为平滑时间常数；基于所述平滑时间常数计算平滑系数；基于所述平滑系数获得平滑最小叶片角度计算值。5.根据权利要求4所述的一种发电功率限最小桨距角控制方法，其特征在于，基于平滑时间常数计算平滑系数的步骤包括：获取时间步长；将所述时间步长除以所述时间步长与所述平滑时间常数之间的较大值，获得平滑系数。6.根据权利要求5所述的一种发电功率限最小桨距角控制方法，其特征在于，基于所述平滑系数获得平滑最小叶片角度计算值的步骤包括：将所述最小叶片角...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，邱春雷，冯磊，
申请(专利权)人：中广核北京新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：