[发明专利]一种电网失电条件下的风电机组极限载荷控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种电网失电条件下的风电机组极限载荷控制系统及方法，包括变流器网侧逆变模块、主控、变流器机侧整流模块和旁路负载；主控输入端连接风电机组的电网端，主控输出端连接变流器网侧逆变模块和变流器机侧整流模块的输入端，变流器网侧逆变模块和电网端连通，变流器机侧整流模块输入端连接发电机；当电网正常时，风电机组的发电机通过变流器机侧整流模块和变流器网侧逆变模块连接电网端；当电网发生脱网时，风电机组的发电机负载端通过变流器机侧整流模块连接旁路负载。有效抑制风电机组因脱网导致的转速增加，降低极限载荷。

技术领域

本发明属于风力发电领域，涉及一种电网失电条件下的风电机组极限载荷控制系统及方法。

背景技术

风力发电机组是一个涉及空气动力学、结构力学、结构动力学、气动弹性力学、控制理论、机械、建筑等专业的复杂多学科系统。风电机组的载荷主要来源是气动载荷、重力载荷、惯性载荷，是影响整个风力发电系统成本和效率的重要因素，载荷除了关系到机组的安全性以外，还直接决定机组的制造成本。降低机组的载荷是提高机组发电性能而提质增效和降低制造成本的重要手段。

目前风电机组的设计主要是依据GL和IEC61400标准对整机的极限和疲劳载荷进行计算分析，在机组设计评估阶段，必须考虑在风电机组使用的寿命期内可能出现的极端条件和一般可能性，如极端阵风或极端湍流风、电网失电、变桨故障等等可能发生的情况。而极端情况中的一种或多种情况叠加发生时，必然会产生极限载荷。极限载荷过大时，必须对风电机组的各子系统和零部件进行加强，才能保证零部件不发生失效或破坏，会限制机组的风轮直径和制造成本等，严重影响机组的发电性能。

随着风电机组的大型化，叶片和塔筒也在朝着更长更高的方向发展，除风资源条件的随机变化外，机组的负载特性的些许变化也会对机组产生相对较大的影响。特别是极端阵风ECD、EOG、EWS等极端风速发生时，一旦叠加电网失电或机组脱网的情况，对机组的载荷冲击和振动影响已成为目前机组大型化设计的重要影响工况设计。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电网失电条件下的风电机组极限载荷控制系统及方法，有效抑制风电机组因脱网导致的转速增加，降低极限载荷。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电网失电条件下的风电机组极限载荷控制系统，包括变流器网侧逆变模块、主控、变流器机侧整流模块和旁路负载；

主控输入端连接风电机组的电网端，主控输出端连接变流器网侧逆变模块和变流器机侧整流模块的输入端，变流器网侧逆变模块和电网端连通，变流器机侧整流模块输入端连接发电机；

当电网正常时，风电机组的发电机通过变流器机侧整流模块和变流器网侧逆变模块连接电网端；当电网发生脱网时，风电机组的发电机负载端通过变流器机侧整流模块连接旁路负载。

优选的，旁路负载采用备用电源或超级电容。

优选的，风电机组上设置有振动传感器，振动传感器输出端连接主控输入端。

进一步，振动传感器设置在风电机组的塔顶或机舱。

优选的，风电机组的发电机上设置有转速传感器，转速传感器输出端连接主控输入端。

优选的，风电机组上设置有变桨驱动装置，变桨驱动装置输入端连接有主控。

优选的，当风电机组为永磁直驱风力发电机组时，旁路负载采用超级电阻回路。

优选的，当风电机组的发电机为需要励磁的发电机时，定子端为负载端，旁路负载采用超级电阻回路，转子端连接有蓄电池或超级电容。