[发明专利]一种防止风力发电机组超速的控制方法与模块

权利要求书

1.一种防止风力发电机组超速的控制方法，其特征在于，该方法为基于风力发电机组的机舱前后加速度与发电机转速偏差乘积的防止超速降载控制策略：首先，通过传感器实时测量机舱前后加速度、桨距角以及发电机转速，然后根据发电机转速设定值计算出发电机转速偏差，再将机舱前后加速度与发电机转速偏差相乘得到是否启动调桨策略的监测指标值，接着根据实时桨距角线性插值得到对应的阈值，当监测指标值大于或等于该阈值时，则启动调桨策略，即在风力发电机组的变桨控制器输出的原始变桨指令中叠加一个额外的桨距角，以提前达到抑制发电机转速飞升的目的，其中，叠加的桨距角是风力发电机组的变桨系统在特定变桨速率下，变桨控制器单位周期内变化的角度；当监测指标值小于该阈值时，则不启动调桨策略，即采用变桨控制器输出的原始变桨指令；最终，变桨系统的变桨执行器根据变桨控制器发出的变桨指令调节叶片桨距角，从而实现风力发电机组基于机舱前后加速度和发电机转速偏差的载荷优化控制；其包括以下步骤：

1)数据测量

设测量的机舱前后加速度为a_o、发电机转速为ω_o、实时桨距角为pitchangle，其中，测量出来的机舱前后加速度a_o和发电机转速ω_o经过二阶低通滤波器得到滤波后的机舱前后加速度a_nacelle和滤波后的发电机转速ω_f，即a_nacelle＝a_o*F(s)，ω_f＝ω_o*F(s)，式中，F(s)为二阶低通滤波器传递函数，且其中，ξ为阻尼系数，ω为频率，s是复频域中的一个变量；

2)计算发电机转速偏差

设发电机转速偏差为ω_error，发电机转速设定值为ω_setpoint，计算公式如下：

ω_error＝ω_f-ω_setpoint

3)计算监测指标值

将机舱前后加速度a_o与发电机转速偏差ω_error相乘得到监测指标值，定义为U，计算公式如下：

U＝a_o*ω_error

4)线性插值计算不同桨距角对应的阈值

设计算出的对应阈值为F，首先根据风力发电机组的运行数据，建立实时桨距角pitchangle与阈值F的对应表，根据对应表线性插值计算出不同桨距角下的阈值F大小，再与监测指标值U进行对比，如果监测指标值U大于或等于阈值F时，即U≥F，则启动调桨策略，如果监测指标值U小于阈值F，即U＜F，则不启动调桨策略；

5)确定变桨给定值

如果U≥F，启动调桨策略，此时变桨给定值pitch_demand等于变桨控制器输出的原始变桨指令pitch_original叠加上额外的桨距角Δpitchangle，其中额外的桨距角等于特定变桨速率Δpitchrate乘以变桨控制器循环时间常数cycletime，即：

Δpitchangle＝Δpitchrate*cycletime

pitch_demand＝pitch_original+Δpitchangle

如果U＜F，则不启动调桨策略，此时变桨给定值pitch_demand等于变桨控制器输出的原始变桨指令pitch_original，即：

pitch_demand＝pitch_original

6)变桨执行器调节叶片桨距角

变桨系统的变桨执行器根据确定的变桨给定值即最终桨距角指令来调节叶片桨距角，从而实现风力发电机组基于机舱前后加速度和发电机转速偏差的载荷优化控制。