[发明专利]风力发电机组的启动控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，特别涉及一种风力发电机组的启动控制系统和方法。

背景技术

随着风电装机容量的不断增加，优质风资源越来越少，提高风力发电机组的发电效率，尤其是低风速条件下的发电效率显得尤为重要。目前，为提高风力发电机组低风速条件下的发电效率，充分利用风能，行之有效的方法之一是降低风力发电机组的启动风速。

降低风力发电机组的启动风速的方法大致有四种，一是为发电机配备蓄电池等供电模块，当风速较低、发电机组无法启动时，将供电模块的电能反输入至发电机中，使发电机成为电动机，拖动风轮转动，该方法需要配备独立的供电模块，不仅增加了制造成本，而且需要外部能量，降低了发电机组的经济性；二是利用永磁轴承减小传动链的摩擦阻力以降低启动风速，该方法同样需要增加额外设备，增加了制造成本；三是修改叶片的气动外形，以改善低风速时发电机组的性能，但是修改叶片的气动外形，变化不大，该方法效果十分有限；四是在风力发电机组的发电机上同轴固定一个电动机，当风速较低时，由电动机带动风轮转动以达到并网转速，如图1所示，专利CN201020044819中公开了一种适用于低风速气动的持续运转风力发电机，包括与风力发电机转子1和风力发电机定子2同轴固定的一个电动机转子3以及一个电动机定子4，在风力达不到额定速度时，由电动机补充动力达到额定转速，该方法非常有效，但是需要增加额外的电动机，增加了制造成本。所以，目前降低风力发电机组的启动风速的方法，不能兼顾效果与成本，如何在提高风力发电机低风速条件下的发电效率，降低风力发电机组的启动风速的前提下，不增加风力发电机组的制造成本和能源消耗，是目前风力发电课题中亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种风力发电机组的启动控制系统和方法，以解决在提高风力发电机组低风速条件下发电效率，降低风力发电机组的启动风速的前提下，不增加制造成本和能源消耗的问题。

一方面，本发明提供了一种风力发电机组的启动控制系统，包括风速获取装置、转速获取装置、控制装置和调节装置。

风速获取装置，与控制装置连接，用于获取风力发电机组所处环境的实时风速，并将实时风速发送至控制装置。

转速获取装置，与控制装置连接，用于获取风力发电机组的发电机轴的实时转速，并将实时转速发送至控制装置。

控制装置，用于根据实时风速和实时转速，确定风力发电机组的叶片的目标桨距角，并根据目标桨距角发出控制信号。控制装置，还与调节装置连接，用于将控制信号发送至调节装置。

调节装置，用于根据控制信号，将叶片的桨距角调节至目标桨距角。

优选的，控制装置包括：

第一获取模块，用于获取包括实时风速、实时转速和与实时风速、实时转速一一对应的目标桨距角的关系对照表。

查找模块，与第一获取模块连接，用于根据实时风速和实时转速，查找关系对照表，确定目标桨距角。

优选的，控制装置包括：

第二获取模块，用于获取表征实时风速、实时转速和目标桨距角之间关系的数学模型。

计算模块，与第二获取模块连接，用于根据实时风速和实时转速，通过数学模型，计算目标桨距角。

更为优选的，目标桨距角，具体为使叶片获得最大启动力矩的桨距角，或使风力发电机组达到并网转速的桨距角。

更为优选的，风速获取装置，具体为风速传感器。

更为优选的，转速获取装置，具体为光电式转速传感器、光栅传感器、霍尔式转速传感器、电容式转速传感器、电涡流传感器的任意一种或多种。

另一方面，本发明还提供一种风力发电机组的启动控制方法，包括步骤：

获取风力发电机组所处环境的实时风速。

获取风力发电机组的发电机轴的实时转速。

根据实时风速和实时转速，确定风力发电机组的叶片的目标桨距角，并根据目标桨距角发出控制信号。

根据控制信号，将叶片的桨距角调节至目标桨距角。

优选的，根据实时风速和实时转速，确定风力发电机组的叶片的目标桨距角的步骤，包括：

获取包括实时风速、实时转速和与实时风速、实时转速一一对应的目标桨距角的关系对照表。

根据实时风速和实时转速，查找关系对照表，确定目标桨距角。

优选的，根据实时风速和实时转速，确定风力发电机组的叶片的目标桨距角的步骤，包括：

获取表征实时风速、实时转速与目标桨距角之间关系的数学模型。

根据实时风速和实时转速，通过数学模型，计算目标桨距角。