[发明专利]一种基于ADRC控制的风力发电机组传动链加阻方法

说明书

本发明公开了一种基于ADRC控制的风力发电机组传动链加阻方法，其特征在于，包括PI转矩控制环，所述PI转矩控制环中增加ADRC控制器，所述ADRC控制器根据扰动量输出发电机转矩增量，叠加至PI转矩控制器的发电机转矩给定值上。ADRC动态加阻控制器，对现有非线性扰动量进行实时跟踪和估计，在载荷突变和系统扰动的情况下对发电机组传动链进行有效加阻。ADRC动态加阻控制器通过补偿发电机组中的发电机电磁转矩来抑制载荷突变时产生的扭振，当机组受到外部扰动等非线性因素影响时，根据叶轮转速与等效发电机转速之间的转差大小进行动态传动链加阻。扩张观测器估计系统的内外扰动量，通过反馈的方式进行补偿，从而消除扰动对系统造成的影响，实现自抗扰效果。

技术领域

本发明涉及一种控制系统领域，尤其涉及一种基于ADRC控制的风力发电机组传动链加阻方法。

背景技术

随着近年来风力发电技术不断的发展，业内对增加发电量和减小风机载荷等需求催生出了柔性塔架技术。目前柔塔技术广泛的应用到低风速，大容量的风力发电机中。然而相比于钢塔，柔塔中部件的固有频率较低，因此容易与叶轮频率发生共振，从而增加了传动链发生扭振的几率。为了减少因传动链扭振引起的机组疲劳损伤与发电量损失，同时保证机组的稳定运行，一个有效的传动链阻尼器的设计变得十分重要。常见的风机传动链加阻技术包括基于发电机转速的带通滤波器加阻法，该技术通过根据实时转速输出额外发电机转矩从而实现对传动链特定频率进行加阻。然而该方法在机组存在非线性扰动，或是载荷突变的情况下其加阻效果并不理想。另一方面，由于大部分传动链加阻控制器的参数已被事先设定，而随着风机长时间运行，其传动链内在的阻尼频率也会发生一定的变化，从而导致事先设定的传动链加阻效果逐渐减弱，从而增加了机组的疲劳载荷，影响了机组运行寿命。

例如，一种在中国专利文献上公开的“变速风力发电机组传动链加阻方法及系统”，其公告号CN104483846A，包括：获取变速风力发电机组的高速轴转速；对所述高速轴转速进行高通滤波，获得滤波转速；对所述滤波转速进行相位补偿计算得到补偿转速，并对所述补偿转速进行限幅滤波；根据预先设置的加阻比例系数、限幅滤波后的补偿转速和传动链加阻前的电磁转矩，计算出传动链加阻后的电磁转矩。因此，采用本发明的变速风力发电机组传动链加阻方法及系统，能有效地增加阻尼效果，消除系统谐振，降低风力发电机组的轴向载荷。但是该技术通过根据实时转速补偿过滤从而对传动链的特定频率进行加阻，该方法在机组存在非线性扰动，并且在传动链高速振荡、系统扰动及载荷突变的的情况下，加阻效果不理想，无法保证有效加阻，加阻系统动态抗干扰性能差的问题。

发明内容

本发明为了解决现有风力发电机组的传动链加阻系统在载荷突变和系统扰动情况下无法保证有效加阻，加阻系统动态抗干扰能力差的问题，提供一种在机组运行中存在系统扰动及载荷突变的情况下对发电机组进行有效加阻，从而减少传动链扭振保证机组稳定运行的基于ADRC控制的风力发电机组传动链加阻方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于ADRC控制的风力发电机组传动链加阻方法，其特征在于，包括PI转矩控制环，所述PI转矩控制环中增加ADRC控制器，所述ADRC控制器检测转速扰动量，根据扰动量输出发电机转矩增量，所述发电机转矩增量补偿T_damp在发电机转矩控制环的发电机转矩给定值T_e上,输出总发电机电磁转矩给定T_d，T_d＝T_e+T_damp。本方案能够解决机组运行时存在系统扰动及载荷突变的情况下对风机传动链系统进行有效加阻，从而减小传动链的扭振，保证了机组的稳定运行，PI转矩控制环为转矩环模型，PI转矩控制环通过err计算得到当前转速下需要的电磁转矩。