[发明专利]风力发电机组控制系统和控制方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及风力发电机组控制系统和控制方法。

背景技术

随着技术的发展，可再生能源的关注和利用程度日益增加，其中，风力发电是一种已经发展相对成熟的能源技术。风力发电要求有较强的环境适应能力，因此控制风力发电机组稳定运行的技术日益受到关注。

现有的风力发电机组控制系统缺少监控装置，无法随时掌握设备运行状况。

发明内容

本发明的目的在于提供风力发电机组控制系统和控制方法，旨在解决现有的风力发电机组控制系统缺少监控装置，无法随时掌握设备运行状况的问题。

本发明是这样实现的，风力发电机组控制系统，该风力发电机组控制系统包括：

风速仪，通过测量风力发电机组所处位置处的风速获得风速数据；

仲裁器，与风速仪连接，从风速仪接收风速数据，基于风速数据执行风速预测，并基于风速预测结果、风力发电机组的叶轮转速、输出扭矩和输出功率来启用正常模式控制器或应急模式控制器；

正常模式控制器，与仲裁器连接，对风力发电机组的叶轮转速、输出扭矩和输出功率进行控制；

应急模式控制器，与仲裁器连接，首先将叶轮转速限制到安全范围之内，随后控制风力发电机组的输出功率达到最大值；

监控装置，与风力发电机组连接，用于实时监控风力发电机组的工作状态，为工作人员提供保养依据；

监控装置耦接于电脑系统，包括：

第一电路，具有主通讯接口和第一从属通讯接口，第一电路经由主通讯接口接收多个温度信号，并根据每一个温度信号分别控制对应的风扇的转速，以及接收每一个风扇的转速信号，第一电路经由第一从属通讯接口耦接于电脑系统，并且从电脑系统接收至少一系统状态信号；及第二电路，其具有第二从属通讯接口，第二电路经由第二从属通讯接口耦接于第一电路的主通讯接口，第二电路从第一电路接收一功能选择信号、温度信号、转速信号及至少系统状态信号，并且依据功能选择信号，显示每一个温度信号和每一个转速信号所对应的数值及系统状态信号所对应的状态灯号；其中第一电路包括功能选择开关及第一处理器，第一处理器耦接于主通讯接口和第一从属通讯接口，功能选择开关耦接于第一处理器，第一处理器从功能选择开关接收功能选择信号，并将功能选择信号转送至第二电路；其中主通讯接口、第一从属通讯接口及第二从属通讯接口为具有两支脚位的内部整合电路序列总线。

进一步，风速仪安装在风力发电机组的机舱的正上方，仲裁器、正常模式控制器和应急模式控制器安装在风力发电机组的机舱中。

进一步，仲裁器包括用于对从风速仪接收的风速数据进行滤波的低通滤波单元。

进一步，仲裁器从风速数据中选取一个时间段的风速数据队列Vn-k、…、Vn-1、Vn，从风速数据队列中选取最大值Vmax、最小值Vmin并记录对应的时刻I和J，计算如果|m|>＝|f|且|I-J|>p，则将风速突变预警标志设置为真，否则将风速突变预警标志设置为假，其中，n和k为正整数，n大于等于3且大于k，f和p为预先设置的阈值；

Vmax和Vmin不唯一，则仲裁器记录|I-J|最小的I和J；

仲裁器采用先进先出滚动策略来实时更新风速数据队列，并基于更新的风速数据队列重新确定风速突变预警标志的真假；

当风速突变预警标志为真时，仲裁器计算风力发电机组的叶轮转速、输出扭矩和输出功率的变化率，如果计算的叶轮转速、输出扭矩和输出功率的变化率中的至少一个大于预定阈值，则仲裁器切断正常模式控制器对风力发电机组的控制，并投入应急模式控制器来对风力发电机组进行控制；

仲裁器还接收正常模式控制器和应急模式控制器的反馈信号；

当风速突变预警标志为假时，仲裁器将正常模式控制器和应急模式控制器的反馈信号与它们各自的设定的控制输入进行比较，如果正常模式控制器的反馈信号与设定的控制输入之间的差值以及应急模式控制器的反馈信号与设定的控制输入之间的差值均处于允许范围之内时，则仲裁器切断应急模式控制器对风力发电机组的控制，并投入正常模式控制器来对风力发电机组进行控制。

本发明的另一目的在于提供风力发电机组控制方法，所述风力发电机组控制方法包括以下步骤：

(a)通过测量风力发电机组所处位置处的风速获得风速数据；

(b)基于风速数据执行风速预测；

(c)基于风速预测结果、风力发电机组的叶轮转速、输出扭矩和输出功率来启用正常模式控制器或应急模式控制器。