[发明专利]一种风力发电机组的控制方法及装置

权利要求书

1.一种风力发电机组的控制方法，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，转矩由变参数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变参数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；

转矩控制器对于转矩的变参数PI控制方式表达式为：

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为发电机的测量转速，ω_n为发电机的参考转速，符号(*)表示上一个时间点各参数对应值；

取发电机的中间转速介于最小并网转速和额定转速之间，设发电机的测量转速ω介于最小并网转速和中间转速之间时的情况下为区间I，测量转速ω介于中间转速和额定转速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的参考转速为：ω_n＝n₁，同时设置最大风能利用系数Cp跟踪转矩作为限制值T_lim，设置T_min＝0.0为最小值，当转矩控制器输出y大于T_lim时，转矩限制在y＝T_lim，当转矩控制器输出y小于T_min时，转矩限制在y＝T_min；

在区间II内，当发电机的测量转速ω大于额定转速n_r，且测量功率小于额定功率时，转矩控制器设置发电机的参考转速为：ω_n＝n_r-(ω-n_r)，以增强转矩控制力度，其中，x为控制输入偏差；当发电机的测量转速ω小于额定转速n_r，且测量转速大于中间转速n_I/II时，转矩控制器设置发电机的参考转速为：ω_n＝n_r+(n_r-ω)；同时设置最大风能利用系数Cp跟踪转矩作为最小限制值T_lim，设置额定功率限制转矩为最大值，即T_gmax＝P_r/ω，其中，T_gmax为最大给定发电机电磁转矩，P_r为发电机的额定功率，ω为发电机的测量转速，当转矩控制器输出y小于T_lim时，转矩限制在y＝T_lim，当转矩控制器输出y大于T_gmax时，转矩限制在y＝T_gmax；

其中：T_lim＝K_optω²；K_opt＝η_mπρR⁵C_p/(2λ³G³)为最大功率点跟踪控制转矩限制，K_opt为考虑传动链机械损耗后的最优模态增益，η_m为传动链机械效率，ρ为空气密度，R为风轮半径，Cp为最大风能利用系数，λ为最大Cp对应的最佳叶尖速比，G为齿轮箱传动比。