[发明专利]一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法与系统

权利要求书

1.一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，其特征在于，执行以下操作：

风力发电机组运行在并网发电模式时，变频器计算的发电机转速信号即发电机转速测量值实时发送给风力发电机组的主PLC；

主PLC将发电机转速测量值依次经过陷波滤波器1和低通滤波器1的滤波处理后，再将滤波值与发电机转速给定值相减，差值作为PI比例积分控制器的输入，PI比例积分控制器的输出作为叶片角度给定值的第一分量；

主PLC将发电机转速测量值依次经过陷波滤波器2和低通滤波器2的滤波处理后，再将滤波值经过相位补偿器的相位补偿处理，当风力发电机组运行在额定转速以及额定功率时，相位补偿后的发电机转速信号乘以比例增益，得到发电机转速前馈控制的叶片角度补偿值，作为叶片角度给定值的第二分量；

主PLC将叶片角度给定值的第一分量与第二分量相叠加，得到风力发电机组运行在额定转速以及额定功率时的最终叶片角度给定值，而后送给风力发电机组的叶片变桨机构执行，实现所期望的叶片角度值。

2.根据权利要求1所述的一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，其特征在于，所述陷波滤波器1的传递函数如下：

式中，s为复变量，ξ₁、ξ₂为陷波滤波器阻尼比，ω₁、ω₂为陷波滤波器频率。

3.根据权利要求1所述的一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，其特征在于，所述低通滤波器1的传递函数如下：

或者

式中，s为复变量，T₁为一阶低通滤波器时间常数，ξ₃为二阶低通滤波器阻尼比，ω₃为二阶低通滤波器截止频率。

4.根据权利要求1所述的一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，其特征在于，所述陷波滤波器2的传递函数如下：

式中，s为复变量，ξ₄、ξ₅为陷波滤波器阻尼比，ω₄、ω₅为陷波滤波器频率。

5.根据权利要求1所述的一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，其特征在于，所述低通滤波器2的传递函数如下：

或者

式中，s为复变量，T₂为一阶低通滤波器时间常数，ξ₆为二阶低通滤波器阻尼比，ω₆为二阶低通滤波器截止频率。

6.根据权利要求1所述的一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，其特征在于，所述相位补偿器的传递函数如下：

式中，s为复变量，a为相位补偿器分度系数，T₃为相位补偿器时间常数。

7.一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制系统，其特征在于，用于实现权利要求1至6中任一项所述的基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，其包括：

发送模块，用于风力发电机组运行在并网发电模式时，将变频器计算的发电机转速信号即发电机转速测量值实时发送给风力发电机组的主PLC；

第一分量获取模块，用于将发电机转速测量值依次经过陷波滤波器1和低通滤波器1的滤波处理后，再将滤波值与发电机转速给定值相减，差值作为PI比例积分控制器的输入，PI比例积分控制器的输出作为叶片角度给定值的第一分量；

第二分量获取模块，用于将发电机转速测量值依次经过陷波滤波器2和低通滤波器2的滤波处理后，再将滤波值经过相位补偿器的相位补偿处理，当风力发电机组运行在额定转速以及额定功率时，相位补偿后的发电机转速信号乘以比例增益，得到发电机转速前馈控制的叶片角度补偿值，作为叶片角度给定值的第二分量；

叶片角度给定值获取模块，用于将叶片角度给定值的第一分量与第二分量相叠加，得到风力发电机组运行在额定转速以及额定功率时的最终叶片角度给定值，而后送给风力发电机组的叶片变桨机构执行，实现所期望的叶片角度值。