[发明专利]一种基于变桨变速风力发电机组的冗余控制方法

说明书

一种基于变桨变速风力发电机组的冗余控制方法，包括以下步骤：1)分别设置正常模式和冗余模式下的最优转矩转速曲线、最小桨距角设定值，以及控制区一、二、三中桨距控制器的目标转速、转距控制器的参考转速；2)判断风电机组的控制运行区间和需要转换的目标模式，选择目标模式下桨距控制器的目标转速、转矩控制器的参考转速；3)将当前模式下桨距控制器的目标转速按固定速率转换至目标模式下桨距控制器的目标转速；4)将当前模式下的最优转矩转速曲线、最小桨距角设定值按转换比率转换至目标模式下；5)将当前模式下转矩控制器的参考转速按固定速率转换至目标模式下；6)风电机组的桨距控制器和转矩控制器在目标模式下运行。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种基于变桨变速风力发电机组的冗余控制方法

背景技术

对于变速变桨风电机组而言，风电机组需要尽可能地提高能量转换效率，通常是通过发电机的最优转速转矩曲线控制发电机转矩，使风轮的转速能够跟随风速的变化，从而保持最佳的叶尖速比运行来实现。根据风力发电机的特性，在额定风速以下时，不需要改变叶片的桨距角，但是为了防止极端阵风工况的出现，造成机组的瞬态载荷过大的情况，需加入最小叶片角度限制，同时，为了避免桨距控制器的输出使得叶片提前动作影响发电效率，此时的桨距控制器的目标转速应大于转距控制器的参考转速；在额定风速以上时，桨距控制器可以调节叶片的桨距角，由此有效调节风电机组所吸收的能量，同时控制风轮上的载荷，将其限定在安全设计范围内，此时的桨距控制器的目标转速应略大于或等于转距控制器的参考转速。

目前，现有的功率速度控制器中仅设置有一套关于最小叶片角度限制、最优转速转矩曲线、桨距控制器的目标转速、转距控制器的参考转速的设置，若只含有一种模式，一旦发生极端阵风工况风速过高或叶片形变过大等情况时，只能通过限功率运行或停机的方式处理，即为了保证风电机组的安全，必须牺牲极端风况这段时间内的发电量为代价，从而导致发电量减小，发电效率降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于变桨变速风力发电机组的冗余控制方法，其能使风电机组在运行过程中，根据实际需求在正常模式和冗余模式这两种模式下切换，使风电机组能够在极端风况下切换至冗余模式运行，提高风电机组的发电量。

本发明的技术方案是：一种基于变桨变速风力发电机组的冗余控制方法，包括以下步骤：

1)参数设置：在功率速度控制器中设置正常模式下的最优转矩转速曲线、最小桨距角设定值，以及控制区一、控制区二、控制区三中桨距控制器的目标转速、转距控制器的参考转速；

并设置冗余模式下的最优转矩转速曲线、最小桨距角设定值，以及控制区一、控制区二、控制区三中桨距控制器的目标转速、转距控制器的参考转速；

2)判断风电机组的控制运行区间和需要转换的目标模式，并根据控制区间和目标模式，选择目标模式下桨距控制器的目标转速、转矩控制器的参考转速；

3)将当前模式下桨距控制器的目标转速按固定速率转换至目标模式下桨距控制器的目标转速，若转换完成，则进入步骤4)，否则，继续对桨距控制器的目标转速进行转换；

4)将当前模式下的最优转矩转速曲线、最小桨距角设定值按转换比率转换至目标模式下的最优转矩转速曲线、最小桨距角设定值；

5)将当前模式下转矩控制器的参考转速按固定速率转换至目标模式下转换控制器的参考转速；

6)当桨距控制器的目标转速、最优转矩转速曲线、最小桨距角设定值和转矩控制器的参考转速均转换至目标模式下，则风电机组的桨距控制器和转矩控制器在目标模式下运行。

进一步的，步骤3)当前模式下桨距控制器的目标转速转换的固定速率为通过多次仿真实验得到的经验值，通常为4～5RPM/s。

进一步的，步骤4)按以下步骤将最优转矩转速曲线、最小桨距角设定值转换至目标模式下，