[发明专利]用于风力发电机组转矩控制和变桨控制解耦的方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于风力发电机组转矩控制和变桨控制解耦的方法，属于风机变速变桨领域。该方法采用不同的状态切换实现风机转矩控制和变桨控制的解耦，包括三种不同状态，各个状态下转矩输出T_out和桨角输出P_out的值不同。限定了不同状态之间的切换条件。还公开了用于风力发电机组转矩控制和变桨控制解耦的系统，包括转速测量机构、状态机、转矩执行机构和变桨执行机构。该状态机应用上述解耦方法实现风力发电机组转矩控制和变桨控制的解耦。本发明通过采用状态机的不同状态，控制不同状态下的转矩输出和桨角输出，并根据实时风机测量转速实现不同状态的切换，实现风机转矩控制和变桨控制的解耦，使变速变桨风电机组转速和功率更加稳定。

技术领域

本发明涉及风力发电机组变速变桨技术领域，特别是涉及一种用于风力发电机组转矩控制和变桨控制解耦的方法及系统。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，变速变桨风力发电机组在行业内应用越来越广泛。PID作为工业生产中最常用的一种控制方式也在变速变桨风力发电机组中得到广泛使用。变速变桨风力发电机组在发电过程中除了要捕获最大风能还必须保持转速的稳定性。在额定风速附近，需要通过调节转矩和桨角的大小稳定发电机转速和功率。PI控制是单输入单输出闭环控制算法，所以控制转速需要使用两个PI控制——转矩控制和变桨控制。在风速变化过程中，转矩控制和变桨控制存在耦合。耦合的结果将导致转速和功率出现发散的正弦曲线，进而风机载荷过大。

为了避免这种失控现象出现，转矩控制和变桨控制的解耦十分重要。目前针对大型风电机组变桨控制和转矩控制的解耦控制方法，主要是采用修改转矩PI和变桨PI的目标转速，来实现变桨控制和转矩控制的解耦，但现有解耦方法仍存在有不足。

本申请就是针对现有的风力发电机组，在风速变化过程中转矩控制和变桨控制存在耦合的问题，创设一种新的用于风力发电机组转矩控制和变桨控制解耦的方法及系统，使其能通过不同的状态运行不同的转矩输出和变桨输出，以实现转矩控制和变桨控制的解耦，进而避免风机载荷过大，很好的稳定风机发电机转速和功率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于风力发电机组转矩控制和变桨控制解耦的方法，使其能通过不同的状态运行不同的转矩输出和变桨输出，以实现转矩控制和变桨控制的解耦，进而避免风机载荷过大，很好的稳定风机发电机转速和功率，从而克服现有的风力发电机组转矩控制和变桨控制耦合的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于风力发电机组转矩控制和变桨控制解耦的方法，所述方法采用不同的状态切换实现风力发电机组转矩控制和变桨控制的解耦，所述不同的状态包括状态0、状态1和状态2：

状态0时，转矩输出T_out和桨角输出P_out分别为：

T_out＝Q_n

P_out＝P_min

其中，Q_n为当前并网转矩需求，P_min为最佳桨角；

状态1时，转矩输出T_out和桨角输出P_out分别为：

T_out＝T_n

P_out＝P_min

其中，T_n为额定转矩需求；

状态2时，转矩输出T_out和桨角输出P_out分别为：