[发明专利]基于最佳风能利用的低额定风速风力发电控制系统

权利要求书

1.一种基于最佳风能利用的低额定风速风力发电控制系统，其特征在于： 包括以下功能单元：

1)数据采集单元：完成对运行风机的实时状态监测，为其它各控制单元提 供风机运行的实时数据；

2)偏航控制单元：通过不同风速条件下的叶轮正对风和偏侧对风运行，实 现对风机一次输入能量的调整；

3)功率控制单元：通过设定并网逆变器的逆变功率，调整永磁发电机的电 磁转矩，改变风机的转速，实现风机输出功率的控制；

4)保护控制单元：根据实时测量数据，监控风机的运行状态，并在判断出 风机出现紧急情况时，立刻实施高优先等级的保护、甚至停机操作，

所述偏航控制单元包括滤波器，所述滤波器输出的风速信号与机舱角度信 号的差值输入给最大风能追踪PID控制器，最大风能追踪PID控制器将偏航角 度信号输出至输出调度管理模块，输出调度管理模块的电机正反转信号接入偏 航电机，限额定功率PID控制器的偏航角度信号也接入输出调度管理模块。

2.根据权利要求1所述的基于最佳风能利用的低额定风速风力发电控制系 统，其特征在于：所述数据采集单元包括将待测量转换为标准的模拟量信号的 传感器、将模拟量和开关量转换为数字信号的PLC，PLC通过光纤以太网与工业 控制计算机相连，工业控制计算机与数据库服务器相通讯。

3.根据权利要求1所述的基于最佳风能利用的低额定风速风力发电控制系 统，其特征在于：所述偏航控制单元还包括前馈控制模块，当输出功率接近于 额定功率时，前馈控制模块根据当前的功率水平以及风速和输出功率的增大速 度，在风速波动导致风机超速、超功率之前，提前实施风机偏侧。

4.根据权利要求3所述的基于最佳风能利用的低额定风速风力发电控制系 统，其特征在于：所述保护控制单元包括

卸荷控制单元：当风速较大导致风机直流电压运行参数超过临界值时，卸 荷控制会投入卸荷电阻，通过迅速增大风机的电气负载稳定风机的直流侧电压 和叶轮转速；

紧急停机动作链：当风速高于切出风速或遇到紧急故障时，风机立刻进入 停机保护状态，紧急停机动作链首先启动满功率卸荷，并同时将风机偏侧90度 对风；待叶轮转速小于某个设定值时启动机械刹车；待机械刹车刹住风机时退 出卸荷。