[发明专利]兆瓦级风力发电主控系统

权利要求书

1.一种兆瓦级风力发电主控系统，它包括主控单元(26)、上位监控系统(29)、变桨控制系统(24)和变频系统(11)，所述的主控单元(26)由塔底控制柜(27)和机舱控制柜(28)组成，塔底控制柜(27)设有主控CPU模块(1)、远程IO扩展光纤主模块(2)、CANOpen通信主模块(3)、RS232扩展模块(4)、塔底通用IO模块(5)、第一多模光口四电口工业交换机(61)、单模光电转换器(7)、第一尾纤盒(81)、就地上位机(9)、多模光纤(10)；机舱控制柜(28)设有远程IO扩展光纤从模块(21)，RS485模块(22)，机舱通用IO模(23)、第二多模光口四电口工业交换机(62)、第二尾纤盒(82)；主控单元(26)通过单模光电转换器(7)与上位监控系统(29)连接，主控单元(26)通过CANOpen通信主模块(3)与变频系统(11)连接，主控单元(26)通过RS485模块(22)与变桨控制系统(24)相连。

2.根据权利要求1所述的一种兆瓦级风力发电主控系统，其特征是主控单元(26)通过塔底控制柜(27)中的RS232扩展模块(4)与UPS电源(12)连接，远程IO扩展光纤主模块(2)与第一尾纤盒(81)连接，RS232扩展模块(4)与第一多模光口四电口工业交换机(61)连接；单模光电转换器(7)与第一尾纤盒(81)连接，在第一多模光口四电口工业交换机(61)上分别连接单模光电转换器(7)、第一尾纤盒(81)、就地上位机(9)，在第一尾纤盒(81)上通过多模光纤(10)连接上位监控系统(29)；所述的机舱控制柜(28)通过机舱通用IO模(23)连接振动传感器(25)，通过第二尾纤盒(82)分别与远程IO扩展光纤从模块(21)、第二多模光口四电口工业交换机(62)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种兆瓦级风力发电主控系统，其特征是所述变桨控制系统(24)在风速小于额定风速时，发电机主要通过转矩控制来实现最大的发电效率，这个阶段保持风轮叶片的桨距角不变；当风速大于额定的风速之后，发电机的转矩维持在额定最大值，通过调节桨距角，保证发电机的转速恒定以保证发电机以额定功率运行；在风速大于额定风速的状态下，用风轮叶片的桨距角调节转速为常规的PID调节，此PID取值范围Kp为1～3，Ti为5～13秒，Kd＝0；对于发生需要风力发电机组停机的情况，变桨系统调整叶片起到气动刹车的作用，风轮叶片调整至顺桨位置，帮助风力发电机组慢慢的停下来。

4.根据权利要求1或2所述的一种兆瓦级风力发电主控系统，其特征是所述变频系统(11)在风速小于额定风速，保持风轮叶片的桨距角为最小值不变，根据风速大小，通过变频器调节发电机的转矩，控制风轮的转速，在允许风轮转速范围内，寻找桨距角为最小值，功率因数为最大时的叶尖速比值，并推算出功率因数最大时的转速设定值，使风轮吸收的风能始终为最大；在风速小于额定风速的状态下，用发电机的转矩调节风轮的转速为常规的PID调节此PID的取值范围Kp为2～4，Ti为10～30秒，Kd＝0；

在机组允许的转速范围内，转矩控制可分为以下几个过程段：

AB段为：以最小运行电机角速度Gω1为设定值，调节电机扭矩；

BG段为：以寻找最大功率系数Cpwmax，推导出的风机运行角速度为设定值，调节电机扭矩；

GH段为：以最大运行电机角速度Gω4为设定值，调节电机扭矩。

5.根据权利要求3所述的一种兆瓦级风力发电主控系统，其特征是所述变频系统(11)在风速小于额定风速，保持风轮叶片的桨距角为最小值不变，根据风速大小，通过变频器调节发电机的转矩，控制风轮的转速，在允许风轮转速范围内，寻找桨距角为最小值，功率因数为最大时的叶尖速比值，并推算出功率因数最大时的转速设定值，使风轮吸收的风能始终为最大；在风速小于额定风速的状态下，用发电机的转矩调节风轮的转速为常规的PID调节此PID的取值范围Kp为2～4，Ti为10～30秒，Kd＝0；

在机组允许的转速范围内，转矩控制可分为以下几个过程段：

AB段为：以最小运行电机角速度Gω1为设定值，调节电机扭矩；

BG段为：以寻找最大功率系数Cpwmax，推导出的风机运行角速度为设定值，调节电机扭矩；

GH段为：以最大运行电机角速度Gω4为设定值，调节电机扭矩。