[发明专利]一种风力发电机输出功率控制方法有效

专利信息
申请号: 201310737476.9 申请日: 2013-12-27
公开(公告)号: CN103701378B 公开(公告)日: 2016-11-02
发明(设计)人: 蒋说东;霍连文 申请(专利权)人: 内蒙古久和能源装备有限公司
主分类号: H02P9/04 分类号: H02P9/04;F03D9/25
代理公司: 西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 61218 代理人: 惠文轩
地址: 017000 内蒙*** 国省代码: 内蒙古;15
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摘要:
搜索关键词: 一种 风力发电机 输出功率 控制 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于风力发电机输出功率控制技术领域,特别涉及一种风力发电机输出功率控制方法。

背景技术

对于风力发电机来说,当风速快速上升至高于额定风速时,此时转速会快速升高,常规的输出功率控制方案是:风力发电机的转矩基本维持在额定转矩;变桨系统快速响应以控制转速在额定转速附近,但受到变桨速率和变桨延时的制约,实际中一般风机叶片的桨距角变化速率限制在4-6°/s,若风速变化较快,桨距角变化速率有可能出现因为受限而跟踪缓慢,转速控制会出现较大波动,甚至出现超速停机。另外变桨系统的频繁动作,在叶片根部产生很大的疲劳载荷,进而影响到叶片的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提出一种风力发电机输出功率控制方法。本发明能以较快的速度使风力发电机的转速回归到风力发电机的额定转速。在保证机组不长时间运行在过载状态的同时,可以减小变桨系统的动作次数,进而降低叶片根部的疲劳载荷,增加叶片和变桨轴承的使用寿命。

为实现上述技术目的,本发明采用如下技术方案予以实现。

一种风力发电机输出功率控制方法,包括:对风力发电机的转速进行周期性地采样,在每个转速采样周期中,根据转速采样值,通过风力发电机的转速—转矩曲线获取对应的转矩值,将转速采样值与获取的转矩值相乘,得出风力发电机在对应转速采样周期内的输出功率;

在对风力发电机的转速进行周期性地采样的过程中,第1转速采样周期至第n转速采样周期为初始阶段,n为大于1的自然数;在初始阶段过后的每个转速采样周期中,得出风力发电机在前n个转速采样周期内的输出功率的算术平均值,然后根据风力发电机在前n个转速采样周期内的输出功率的算术平均值、以及风力发电机的额定功率对风力发电机的输出转矩进行控制。

本发明的特点和进一步改进在于:

所述风力发电机的额定功率为P额定,在第1转速采样周期中,将风力发电机在第1转速采样周期的输出功率P1除以n,得到风力发电机在第1转速采样周期内的输出功率的设计平均值然后根据P1与P额定的大小关系、以及与P额定的大小关系,得出第1转速采样周期的风力发电机的转矩给定值T1;根据第1转速采样周期的风力发电机的转矩给定值T1对风力发电机的输出转矩进行控制,并将T1与第1转速采样周期测得的转速值ω1相乘,得到第2转速采样周期的风力发电机的参考功率P2';

在第i转速采样周期中,将风力发电机在设定的i个转速采样周期内的输出功率求和,i取2至n,所述设定的i个转速采样周期指第1转速采样周期至第i转速采样周期;将求和运算的结果除以n,得到风力发电机在设定的i个转速采样周期内的输出功率的设计平均值然后根据Pi'与P额定的大小关系、以及与P额定的大小关系,得出第i转速采样周期的风力发电机的转矩给定值Ti;根据第i转速采样周期的风力发电机的转矩给定值Ti对风力发电机的输出转矩进行控制,并将Ti与第i转速采样周期测得的转速值ωi相乘,得到第i+1转速采样周期的风力发电机的参考功率Pi+1';

在第j转速采样周期中,将风力发电机在设定的n个转速采样周期内的输出功率求和,j取大于n的自然数,所述设定的n个转速采样周期指第j-n+1转速采样周期至第j转速采样周期;将求和运算的结果除以n,得到风力发电机在设定的n个转速采样周期内的输出功率的算术平均值然后根据Pj'与P额定的大小关系、以及与P额定的大小关系,得出第j转速采样周期的风力发电机的转矩给定值Tj;根据第j转速采样周期的风力发电机的转矩给定值Tj对风力发电机的输出转矩进行控制,并将Tj与第j转速采样周期测得的转速值ωj相乘,得到第j+1转速采样周期的风力发电机的参考功率Pj+1'。

在第1转速采样周期中,在得到风力发电机在第1转速采样周期内的输出功率的设计平均值之后,按照以下公式确定第1转矩修正系数dT1

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