[发明专利]一种风力发电机恒功率控制方法与装置

说明书

本发明涉及一种风力发电机恒功率控制方法与装置，采用有功功率闭环控制，就能实现风力发电机的转速超速和严重超速情况下的恒功率运行，确保发机组保护或机组变流器保护不动作，不会对变流器的硬件造成损害，从而保证电机安全运行的稳定。

技术领域

本发明属于风力发电机组控制技术领域，具体涉及一种风力发电机恒功率控制方法与装置。

背景技术

目前，风力发电机组的控制可以分为两种运行模式：

低风速时采用最大功率跟踪运行模式，在该运行情况下需要控制系统根据风速而变化机组运行的转速，使得机组始终运行于最大风能利用系数处，最大限度的捕获风能，提高风机的效率。

在高风速时采用恒功率运行模式，即当机组吸收的功率达到功率上限时，为保证机组的安全和可靠运行，需要控制系统控制机组始终运行于额定功率处。

现有技术中，风力发电机组的恒功率控制方法为变桨距控制，例如公开号为CN104612897A的中国专利文献提供的一种风力发电机组的变桨距控制方法，该方法仅从机械角度进行恒功率运行模式的控制，并且只能达到一定风速范围内的恒功率控制，当自然界的风以湍流状态不断加剧，而风力发电机组相应变桨距控制的动作较慢，可能导致风力发电机组的相应保护触发，或者发电机组变流器的相应保护触发，从而无法满足对机组超速安全运行的要求。

随着高速永磁风电机组技术的已日趋成熟，高速永磁风电机组大规模的投入运行，应对机组超速安全运行问题越来越受到重视，常见的高速永磁风电机组控制方法仍然是采用机械方式，即调整机组变桨和增大机组功率指令的方法，使发电机组转速控制在一定的范围内，实现对高速永磁风电机组的恒功率控制。由于机械动作相对较慢，而在满功率运行状态下高速永磁发电机超速时电压急剧上升，虽然增大了机组功率指令，但仍会出现变流器功率急剧增加，造成瞬时功率过大保护动作或者机组变流器过压而动作，造成机组变流器功率器件的损坏，不利于机组超速的运行控制。

综上，由于采用机械方式保证恒功率运行，现有风力发电机组的恒功率控制方法无法满足高风速时机组控制的安全运行要求，无法从根本上解决机组超速运行的控制问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机恒功率控制方法与装置，用于解决现有技术无法满足高风速时机组控制的安全运行问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种风力发电机恒功率控制方法，包括以下步骤：根据检测的风力发电机侧变流器的输出电压或有功功率，判断风力发电机的转速是否大于设定第一转速；当风力发电机的转速大于设定第一转速时，将设定的第一有功功率给定值与风力发电机连接的变流器输出的实际有功功率作差后，进行有功功率闭环控制。

所述有功功率闭环控制为：第一有功功率给定值与实际有功功率作差后，经过PI调节得到第一电流值，将设定的第二电流值与所述第一电流值作差，得到的差值作为q轴电流给定值，将q轴电流给定值与风力发电机连接的变流器输出的实际电流的q轴电流反馈值作差，经过PI调节，生成q轴电压指令；

将设定的d轴电流给定值与风力发电机连接的变流器输出的实际电流的d轴电流反馈值作差，经过PI调节，生成d轴电压指令；将所述q轴电压指令和d轴电压指令，进行PWM处理，生成控制风力发电机的调制波。

所述设定的第一有功功率给定值的计算式如下：

P_ref＝T_ref·ωr

式中，P_ref为所述设定的第一有功功率给定值，T_ref为设定的电磁转矩值，ω_r为风力发电机的转速。

所述设定的第二电流值为风力发电机的转矩电流，计算式如下：