【技术实现步骤摘要】
一种风电机组满发工况恒功率控制方法、装置及风电机组
本专利技术涉及一种在满发工况条件下基于桨距角补偿实现的风电机组恒功率控制方法及装置,以及基于该装置实现的风电机组,属于风电机组发电机转速与功率控制领域。
技术介绍
目前,基于直驱永磁技术或双馈励磁技术的风电机组大多采用变桨变速的控制方法。具体来说,当实际风速在额定风速以下时,叶轮转速随风速成比例调节,以维持最佳尖速比不变,从而获得更多的风能。通常,采用控制发电机电磁扭矩来控制发电机转速,使叶片桨距角保持在最优桨距角。发电机电磁扭矩输出需求值与发电机转速的平方成正比,其比值为最佳增益值,发电机电磁扭矩的控制由变流器来实现。当实际风速在额定风速以上时,大多数的风电机组采用发电机恒功率的控制方法,通过改变叶轮的叶片桨距角和发电机电磁扭矩,来保持发电机恒定功率。调节发电机转速时,变桨距控制不是保持发电机电磁扭矩输出需求值恒定,而是以检测的发电机转速为依据,反比例调节发电机电磁扭矩输出需求值,以保持发电机输出功率恒定。而变桨距控制采用测量发电机转速与转速设定点的差值,引入PID校正方式,计算对应的叶片桨距角需求,由变桨执行机构来实现。但是,在实际运行中,风速是具有随机性和不确定性的,叶轮转速会随风速作相应变化,而叶轮转速的变化最终会影响风电机组的发电性能和结构部件载荷的承受情况,尤其是大湍流工况下,风速的瞬时变化会造成叶轮转速的快速变化。根据实验现场采集的数据可知,在满发工况条件下,特别是在大风工况条件下:当风速突然增大时,叶轮转速上升,由于发电机电磁扭矩乘以发电机转速等于发电机功率,因此发电机电磁扭矩因恒 ...
【技术保护点】
一种风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于,其包括变桨操作步骤、变电磁扭矩操作步骤,其中:该变桨操作步骤包括:步骤1:根据当前发电机转速计算出发电机电磁扭矩差;步骤2:根据当前叶片桨距角确定PI校正所用的增益,并基于该增益对该发电机电磁扭矩差进行PI校正,以得到桨距角补偿值;步骤3:将该桨距角补偿值与桨距角给定值相加得到桨距角需求值,并将该桨距角需求值转化为变桨速率,以基于该变桨速率来执行变桨操作;该变电磁扭矩操作步骤包括:将额定发电机功率除以该当前发电机转速计算出发电机电磁扭矩需求值,以基于该发电机电磁扭矩需求值来执行变电磁扭矩操作。
【技术特征摘要】
1.一种风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于,其包括变桨操作步骤、变电磁扭矩操作步骤,其中: 该变桨操作步骤包括: 步骤1:根据当前发电机转速计算出发电机电磁扭矩差; 步骤2:根据当前叶片桨距角确定PI校正所用的增益,并基于该增益对该发电机电磁扭矩差进行PI校正,以得到桨距角补偿值; 步骤3:将该桨距角补偿值与桨距角给定值相加得到桨距角需求值,并将该桨距角需求值转化为变桨速率,以基于该变桨速率来执行变桨操作; 该变电磁扭矩操作步骤包括: 将额定发电机功率除以该当前发电机转速计算出发电机电磁扭矩需求值,以基于该发电机电磁扭矩需求值来执行变电磁扭矩操作。2.如权利要求1所述的风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于: 在所述变桨操作步骤和所述变电磁扭矩操作步骤之前,还包括步骤:判断当前工况是否为满发工况。3.如权利要求2所述的风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于: 所述判断当前工况是否为满发工况包括如下步骤: 获取当前叶片桨距角并计算当前发电机功率; 判断是否该当前叶片桨距角大于最优桨距角且当前发电机功率大于额定发电机功率与系数之积,若该当前叶片桨距角大于最优桨距角且当前发电机功率大于额定发电机功率与系数之积,则当前工况为满发工况,否则,当前工况不为满发工况。4.如权利要求1所述的风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于: 在所述步骤I中,通过所述当前发电机转速减去额定发电机转速得到的发电机转速差计算得出所述发电机电磁扭矩差。5.如权利要求4所述的风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于: 根据所述发电机转速差,通过如下转速-电磁扭矩转换公式计算得出所述发电机电磁扭矩差:6.如权利要求1所述的风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于: 所述增益包括比例增益Kp和积分增益Ki,其中:基于所述当前叶片桨距角在增益调度表中确定出该比例增益Kp,通过该比例增益Kp除以时间常数Ti计算得出该积分增益Ki,其中,该时间常数Ti为一个设定固定值。7.如权利要求6所述的风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于: 当所述当前叶片桨距角小于第一设定角度时,所述比例增益Kp设置为第一增益值Kpl ;当所述当前叶片桨距角大于第二设定角度时,所述比例增益Kp设置为第二增益值Kp2;当所述当前叶片 桨距角处于该第一设定角度与该第二设定角度之间时,所述比例增益Kp设置为随着所述当前叶片桨距角增大而从该第一增益值Kpl到该第二增益值Kp2沿设定曲线逐渐减小;其中,该第一设定角度小于该第二设定角度,该第一增益值Kpl大于该第二增益值Kp2。8.如权利要求1所述的风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于: 在所述步骤3中,对由所述当前发电机转速减去额定发电机转速得到的发电机转速差进行PI校正,以得到所述桨距角给定值。9.如权利要求1或8所述的风电机组满发工况恒功率控制方法,其特征在于: 低通滤波处理所述当前发电机转速; 低通滤波处理所述桨距角给定值、所述桨距角需求值。10.一种风电机组满发工况恒功率控制装置,其特征在于,其包括变桨操作模块、变电磁扭矩操作模块,其中: 该变桨操作模块包括: 电磁扭距差计算模块,用于根据当前发电机转速计算出发电机电磁扭矩差; 变桨补偿控制模块,用于根据当前叶片桨距角确定PI校正所用的增益,并基于该增益对...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄国燕,朱敏,李强,李健,靖峰,
申请(专利权)人:北京金风科创风电设备有限公司,
类型:发明
国别省市:
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