[发明专利]用于风电机组的转速控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种用于根据发电机的转速改变趋势，对发电机的转速执行控制以快速通过共振转频带的风电机组的转速控制方法以及使用所述方法的系统。

背景技术

风电机组在实际运行中，当运行转速对应的转频与风电机组的结构部件的固有频率相近时，风电机组与结构部件易产生共振（例如转频与塔架的一阶固有频率相近时，与塔架产生共振），产生共振的频率范围即共振转频带，通常范围较宽。如果风电机组运行的转速落在共振转频带，持续数十秒甚至数秒会引起整机强烈振动，影响风电机组性能，严重时还会导致风电机组的结构部件损坏。

在额定风速以上运转时，发电机的转速为额定转速，在生产实践中，对额定转速的设计施工会尽量避开共振转频带；而在额定风速以下运转时，发电机的转速随风速的变化而变化，无法避免频率落入共振转频带，即共振现象无法避免。

近年来，风电机组的设计尺寸比以往变大，相应的，风电机组重量上升、固有频率下降，而风电的设计尺寸越大、运行转速越低，因此，在风电机组运行过程中，塔架等结构部件与风电机组的运行的对应的转频发生共振的概率越大。

发明内容

本发明提供了一种风电机组转速控制方法以及使用所述方法的系统，从而当风电机组进入共振转频带时，根据发电机的转速改变趋势对发电机执行控制，以快速通过共振转频带，解决由于共振转频带产生的整机振动问题。

根据本发明的一方面，提供一种用于风电机组的转速控制方法，包括：获取发电机的转速ω；如果确定获取的转速ω落入与风电机组的共振转频带相应的转速范围内，并且确定转速ω处于所述转速范围的下限转速ω₁和上限转速ω₂各自的临界范围之外，则根据转速ω的改变趋势控制发电机执行向下限转速ω₁或上限转速ω₂跳跃。

优选地，如果ω₁+ε₁＜ω＜ω₂－ε₂，则确定转速ω处于所述转速范围的下限转速ω₁和上限转速ω₂各自的临界范围之外，其中，ω₁为预设的共振转频带对应的下限转速，ω₂为预设的共振转频带对应的上限转速，ε₁为对应ω₁预设的偏置值，ε₂为对应ω₂预设的偏置值。

优选地，所述根据转速ω的改变趋势控制发电机执行向下限转速ω₁或上限转速ω₂跳跃包括：根据转速ω的增减状态以及所述增减状态持续的时间确定执行向下限转速ω₁或上限转速ω₂跳跃。

优选地，所述根据转速ω的增减状态以及所述增减状态持续的时间确定执行向下限转速ω₁或上限转速ω₂跳跃包括，将非负加速度的累计次数T₁和为负加速度的累计次数T₂初始化为0，并且在指定的时间区间内，以预定的时间间隔周期性地执行以下操作，以确定执行向下限转速ω₁或上限转速ω₂跳跃：获取发电机的转速ω；计算发电机转速的加速度a；如果计算的加速度a为正或零，则T₁=T₁+1，否则T₂=T₂+1；如果T₁≥Thres，或者T₁<Thres且ω>ω_m，则确定执行向上限转速ω₂跳跃；如果T₂≥Thres，或者T₂<Thres且ω＜ω_m，则确定执行向下限转速ω₁跳跃。其中，共振转频带的中间转速ω_m是ω₁和ω₂的中间值，Thres是预定的门限次数。

优选地，所述控制发电机执行向下限转速ω₁跳跃的处理包括：如果ω＜ω_m，则将发电机的转速设定值设为下限转速ω₁。