[发明专利]一种风力发电机组转速转矩控制装置及方法

权利要求书

1.一种风力发电机组转速转矩控制方法，其特征在于，在发电机的测量转速大于额定转速，且测量功率超过额定功率的情况下，转矩由PI控制方式转换到恒功率控制方式；在变桨角度小于最佳变桨角度，且测量转速降至额定转速之下的情况下，转矩由恒功率控制方式转换到PI控制方式；采用PI控制参数非线性调整方式控制变桨角度，且在整个正常工作转速范围内变桨控制均处于激活状态。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组转速转矩控制方法，其特征在于，取发电机的中间转速n_I/II介于最小并网转速n₁和额定转速n_r之间，设发电机的测量转速ω介于最小并网转速n₁和中间转速n_I/II之间时的情况下为区间I，测量转速ω介于中间转速n_I/II和额定转速n_r之间的情况下为区间II，测量转速大于额定转速的情况下为区间III；

在区间I内，转矩控制器设置发电机参考转速为：ω_n＝n₁，同时设置最大Cp跟踪转矩作为限制值T_lim，当转矩控制器输出y大于T_lim时，转矩限制在y＝T_lim；在区间II内，转矩控制器设置发电机参考转速为：ω_n＝n_r，同时设置最大Cp跟踪转矩作为限制值T_lim，当转矩控制器输出y小于T_lim时，转矩限制在y＝T_lim；

转矩PI控制器表达式：y＝y^*+K_p-torque(x-x^*)+(dT/2)K_i-torque(x+x^*)，x＝ω-ω_n

其中：y为输出转矩，x为输入转速偏差，K_p-torque为转矩控制器比例增益，K_i-torque为转矩控制器积分增益，dT为时间步长，ω为发电机测量转速，ω_n为发电机参考转速，符号(*)表示上一个时间点各参数对应值。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组转速转矩控制方法，其特征在于，在区间I内，变桨控制器设置发电机参考转速为：ω_n＝n₂，过渡转速n₂的取值范围为1.01～1.02倍额定转速n_r；在区间II内，变桨控制器设置发电机参考转速为：ω_n＝n₂；在区间III内，变桨控制器设置发电机参考转速为：ω_n＝n_r；

变桨控制采用PI控制参数非线性调整方式，其表达式为：y＝y^*+K_p-pitchG(φ)(x-x^*)+(dT/2)K_i-pitchG(φ)(x+x^*)，x＝ω-ω_n这其中：y为输出变桨角度，x为输入转速偏差，K_p-pitch为变桨控制器比例增益，K_i-pitch为变桨控制器积分增益，dT为时间步长，G为非线性控制参数增益，φ为变桨角度，ω_n发电机参考转速，符号(*)表示上一个时间点各参数对应值。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组转速转矩控制方法，其特征在于，中间转速n_I/II取值大小具体为最小并网转速n₁和额定转速n_r的平均值。

5.一种风力发电机组转速转矩控制装置，其特征在于，包括：

转矩PI控制模块，用于采用PI控制方式调整转矩；

转矩恒功率控制模块，用于采用恒功率控制方式调整转矩；

变桨非线性PI控制模块，用于采用PI控制参数非线性方式调整变桨角度。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组转速转矩控制装置，其特征在于，还包括区域判断模块，用于判断出当前机组运行的区间，根据不同的运行区间选择不同的转矩控制参考转速和变桨控制参考转速。