[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

说明书

本发明公开了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，机组运行在并网发电模式时，变频器计算的发电机转速测量值发送给主PLC；发电机转速测量值经滤波处理后与发电机转速给定值相减，差值作为PI比例积分控制器输入，PI比例积分控制器输出作为叶片角度给定值的第一分量；发电机转速测量值经滤波处理后，再经过相位补偿，当机组运行在额定转速以及额定功率时，补偿后的发电机转速信号乘以比例增益，得到叶片角度给定值的第二分量；将第一分量与第二分量相叠加，即可得到最终叶片角度给定值，而后送给叶片变桨机构执行，实现所期望的叶片角度值。本发明可降低塔筒疲劳载荷和叶片疲劳载荷，以及减少发电机转速超速故障发生。

技术领域

本发明涉及风力发电机组前馈控制的技术领域，尤其是指一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法、系统、存储介质及计算设备。

背景技术

风力发电进入平价上网形势下，通过降低风力发电机组主要机械部件载荷，进而降低主要部件成本成为一种趋势。激光雷达测量前置风速的前馈控制策略，在大容量风力发电机组上获得比较广泛应用，用以降低塔筒疲劳载荷以及相应成本，另外，通过抑制发电机转速波动来减少发电机超速故障发生。然而目前单台机舱式激光雷达成本通常在十万元以上，应用成本较高。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，当风力发电机组运行在额定转速以及额定功率以上区间应用，一方面通过大幅衰减风力发电机组塔筒前后方向弯矩信号中0.1Hz以下频率分量，从而大幅度降低塔筒疲劳载荷，另一方面减小发电模式发电机转速运行最大值，从而大幅度减少发电机转速超速故障发生，提高风力发电机组的运行可靠性。

本发明的第二目的在于提供一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制系统。

本发明的第三目的在于提供一种存储介质。

本发明的第四目的在于提供一种计算设备。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种基于发电机转速的风力发电机组前馈控制方法，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。

进一步，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。进一步，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。

进一步，所述陷波滤波器2的传递函数如下：