[发明专利]一种风电机组位置控制、同步调试的方法及应用

说明书

本发明涉及一种风电机组位置控制、同步调试的方法及应用，将风机叶片的位置控制过程划分为变桨行程、减速行程、消差行程和停止行程这四个阶段，每个阶段对驱动器的速度指令都有其各自的规划方式，现有技术方案所使用的比例控制主要应用在本发明提出的消差行程中。在风机叶片的位置同步调试方面，现有的技术方案仅有比例系数k可供调节，在叶片变桨过程中往往无法在控制性能和同步性能之间做出较好地权衡。而本发明提出的技术方案，各个叶片的减速加速度a、第三阶段的位置环行程S″和第三阶段的位置比例系数k这3个参数可供调试。可在显著提高叶片位置控制性能的同时有效保证叶片位置之间的实时同步性。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电机组位置控制、同步调试的方法及应用。

背景技术

一般情况下，风电机组的主控系统会根据风电场能量管理系统的限功率要求以及当前的实时风况来决定其三只叶片的桨距角，风电机组的变桨系统通过驱动三只叶片的桨距角到达指定位置来达到调节整台风电机组功率输出的目的。截止目前，大多数风机的变桨控制采用的还是对称式，即在任何情况下由主控系统规划的三只叶片的目标位置(桨距角)应完全相同，在任何时刻下由变桨系统驱动的三只叶片的实际位置(桨距角)应基本相同(允许有轻微偏差)。

一般情况下，风电机组三只叶片桨距角的调控是通过三台变桨驱动器分别驱动三台变桨电机来实现。为了尽量保证风机三只叶片实际位置的实时同步，一般在风机建造阶段均会采用三台相同型号的变桨驱动器和变桨电机。在风机的后续运行阶段,有时会因故障运维等现实原因不得不替换其中一台故障的变桨驱动器为其他型号，由于不同型号的驱动器响应主控系统叶片位置指令的方式不尽相同，可能会导致替换完驱动器的这只叶片在变桨过程中与其他两只叶片的位置不能保持实时同步，因此用于替换的变桨驱动器必须具备一定的叶片位置同步调试功能。

对于采用位置控制式的风电变桨系统来说，主控系统下发给变桨系统的运动控制指令有两个，一是目标位置，二是给定速度(最大允许速度)。叶片从当前位置前往目标位置的过程中，在任意时刻下的实际速度不能超过主控系统的给定速度。基于这种控制模式，现有技术方案是首先采集和计算叶片位置的偏差量△S，然后根据△S确定叶片速度(包括大小和方向)，最终使叶片运动并收拢至目标位置，常见的应用方式是这种采用比例控制的位置环控制，步骤简述如下：

1.计算叶片当前位置S1与目标位置S2之间的偏差量△S＝S2-S1；

2.计算驱动器给定速度V_{slave_cmd}＝k×△S，k为比例系数；

3.对V_{slave_cmd}的计算结果进行限幅处理，使其不超过主控给定速度，即限幅后应满足V_{slave_cmd}≤V_{master_cmd}。

对于现有技术方案而言，叶片运动的方向是通过算式△S＝S2-S1的计算结果来确定。假设叶片的当前位置(S1)＜目标位置(S2)，且当前位置尚未到达目标位置时，有△S＝S2-S10，此时叶片会朝着从当前位置到目标位置的方向运动。当控制出现超调导致叶片的当前位置超过目标位置时，有△S＝S2-S10，此时驱动器给定速度V_{slave_cmd}的计算结果反向，因此叶片开始向回转并再次靠拢至目标位置。现有技术方案调节叶片位置同步的手段主要是调节比例系数k，当叶片速度较快，叶片的当前实际位置总是超前于其他叶片位置时可适当减小k值，反之可适当增大k值。

现有技术方案的叶片位置同步调试过程仅有比例系数k可供调节，在控制叶片从当前位置到达指定位置的过程中，在有些情况下较难既确保快、稳、准的控制性能要求，又兼顾与其他叶片位置的实时同步。

发明内容