[发明专利]一种防止风力发电机组超速的控制方法与模块

说明书

本发明公开了一种防止风力发电机组超速的控制方法与模块，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，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，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，否则不启动调桨策略，最终，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。

技术领域

本发明涉及风力发电机组的技术领域，尤其是指一种防止风力发电机组超速的控制方法与模块。

背景技术

随着风力发电技术的发展以及市场降低度电成本需求，风力发电机组容量越来越大，叶片越来越长，而机组常常运行在相对较为恶劣的外部环境中，这造成机组载荷越来越大，对机组的设计与运行构成很大的挑战，给业主的经济效益带来潜在风险。

当机组遭遇EOG阵风风况伴随电网掉电故障时，机组将承受巨大不利荷载，其过程描述如下：EOG阵风(Annual extreme operation gust，简称EOG，俗称草帽风)，起初风速迅速下降，桨叶往0度方向变桨，而此时风速在短时间内又突然增加，同时伴随有电网掉电故障，为保障机组安全，此刻桨叶需要往90度方向变桨，但由于之前风速降低导致的调桨使此刻桨矩角偏小，气动扭矩大，同时电磁转矩消失，无法通过电磁转矩抑制转速飞升，另外变桨系统(桨距角执行系统)具有很大的惯性，桨距角跟随存在较大的滞后性，综上述情况极易造成发电机组超速，而且由于剧烈的变桨动作引起的机组推力波动会严重加剧机舱前后振动，从而造成机组载荷偏大。针对这一问题，目前出现了很多解决方案，其中大致可总结为以下两种方案：

一、加强机组部件强度来提高机组安全性能；

二、优化控制策略优化，进行机组降载控制。

通过加强机组部件强度来提高机组安全性能，即增加机组部件的尺寸或者换用性能更好的材料，这势必会增加机组重量和成本，从而造成风力发电机组度电成本的增加，降低了竞争力。所以方案二是目前该领域常用方法和研究热点，但现有技术参差不齐，仍有待进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种防止风力发电机组超速的控制方法与模块，加快变桨系统的响应速度，抑制机组超速，保障机组稳定运行，减小机组载荷，降低度电成本，提高产品性能和竞争力。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种防止风力发电机组超速的控制方法，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。

所述防止风力发电机组超速的控制方法，包括以下步骤：

1)数据测量