[发明专利]偏航控制方法、控制系统及风力发电机组

说明书

本发明公开了一种偏航和变桨控制方法、控制系统及风力发电机组，所述控制方法包括下述步骤获取风向角与风机转动参数比率的对应关系表；确定当前风况为强风风况或强阵风风况；根据当前的强风风况或强阵风风况确定风机的当前转动参数比率，根据所述当前转动参数比率查询所述对应关系表，得到主动偏航角度；控制风机机舱偏离当前风向的角度接近所述主动偏航角度。在强风或强阵风工况下，该方法和系统能够通过风向角与风机转动参数的对应关系，控制风机适量偏航，在偏航与变桨的双重作用下，使机组长时间运行在稳定转速，防止机组过速停机，并能充分利用风能，提高发电量。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种偏航和变桨控制方法、控制系统及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组为依靠捕获风能，将动能转化为电能的发电设备，变桨系统和偏航系统是风力发电机组的两个重要控制系统。

其中，变桨系统通过对叶片桨距角的调整来使风电机组维持在恒定转速，偏航系统通过调整机舱的对风角度，以跟踪风向变化，达到最大捕捉风能的目的。

现有技术中，变桨系统多通过简单的PID控制来调整叶片桨距角。在强风风况下，由于风速瞬变，单靠PID控制，对转速的稳定效果具有一定的局限性，实际中存在下述问题：

风速骤然变大时，风电机组往往会因为变桨系统调桨不及时而出现过速现象，风电机组过速会导致发电机转速过高，增大机组的疲劳载荷，长期运行在较高的转速，会使机组损耗严重，降低使用寿命；风电机组过速还容易触发过速故障而停机；

遇到强风风况或强阵风风况时，风电机组会因过速或风速超过最大切出风速而停机，浪费掉好的风能资源，降低风电场的整体效益；若因触发过速故障导致停机，风电机组再次启动，一般需要故障自动复位时间及启动并网时间，至少需要10分钟，若是风电场因风况变化频繁停机，会造成很大的发电量损失。

另外，强风风况下，风电机组批量切出，会导致风电场内风机批量脱网，而大风时风电机组发电功率较高，高功率下机组的批量脱网，会对电网造成较大的冲击，甚至引起电网波动。

对于风电机组而言，在最大切出风速以下时，风速越高，发电功率越高，因此，如何提高风能利用率，特别是大风时的利用率，避免风电机组因强风或强阵风而导致过速停机，浪费风能资源，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于风力发电机组的偏航和变桨控制方法及控制系统，在强风或强阵风工况下，该方法和系统能够通过风向与风机转动参数(转速或转矩)的对应关系，控制风力发电机组进行适量的偏航，在偏航与变桨的双重作用下，使风电机组长时间运行在稳定转速，防止机组过速停机，并能充分利用风能，提高发电量。此外，本发明还提供一种包括该偏航和变桨控制系统的风力发电机组。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于风力发电机组的偏航和变桨控制方法，所述控制方法包括下述步骤：

获取风向角与风机转动参数比率的对应关系表；

确定当前风况为强风风况或强阵风风况；

根据当前的强风风况或强阵风风况确定风机的当前转动参数比率，根据所述当前转动参数比率查询所述对应关系表，得到主动偏航角度；

控制风机机舱偏离当前风向的角度接近所述主动偏航角度。

可选的，在确定当前风况为强风风况或强阵风风况的步骤中：

若风机运行在功率恒定区，且当前桨距角大于第一预设桨距角阈值，则当前风况为强风风况；

若风机运行在功率恒定区或转速恒定区，且当前风速变化率大于第一设定变化率阈值，则当前风况为强阵风风况。

可选的，在根据当前的强风风况或强阵风风况确定风机的当前转动参数比率的步骤中，包括：