[发明专利]提高风电机组弱风发电量的变桨控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种恒最低转速区域通过提前桨距角动作增加发电量的控制方法。

背景技术

双馈风电机组受限于变流器电流可控性，通常将机组转差率限定在+0.3之内，因此在弱风速段存在一个最低转速ω_min的限制。现有风电运营商普遍采用这一方案，风力机在切入风速V_cutin到MPPT(最大功率点跟踪)段起始风速v₁这一风速区间运行在恒定的最低转速ω_min。现有技术在[V_cutin，v₁]风速区间将桨距角设为某一恒定值(通常为0度)，桨距角在到达额定风速前不予动作，这种运行控制策略导致了机组发电量在[V_cutin，v₁]风速区间内存在一定提升空间。

检索中发现现有技术有不少关于风电机组的变桨控制方法，比如中国专利申请号为201410171828.3的发明专利，该专利公开一种变速恒频风电机组变速变桨距联合控制方法，“该控制方法引入最优转速估计值以及转速参考值分别作为转速控制与变桨距控制的参考量，转速PID控制器根据最优转速估计值与风电机组额定转速的偏差进行转矩指令调节，变桨距PID控制器根据转速参考值与机组额定转速的偏差进行桨距角指令调节，实现转速控制与变桨距控制之间的解耦控制，避免转速控制与变桨距控制之间的干扰。当风速在额定值附近波动、风电机组捕获的气动功率大于额定功率时，气动功率估计值对应的转速参考值大于风电机组额定转速，变桨距PID控制器在转速PID控制器输出的转矩指令达到额定值之前调节桨距角指令，变速变桨超前联合控制，抑制机组转速和输出功率的超调。”

但是上述技术仍旧没有考虑到机组发电量在[V_cutin，v₁]风速区间内的提升问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高风电机组弱风发电量的变桨控制方法，该方法在恒最低转速区域通过提前桨距角动作增加发电量，提高了风力机气动转矩，从而在所述风速区域提高发电量。

为实现以上目的，本发明提供一种提高风电机组弱风发电量的变桨控制方法，所述方法在恒最低转速区域通过提前桨距角动作增加发电量，仅需对常规控制方法的变桨控制做小幅修改，变流器控制则无需改动，变桨控制的改进通过修改软件完成，无需增加硬件。具体而言，所提高发电量的风速区间是切入风速V_cutin到MPPT段起始风速v₁之间这一弱风速区间，所适用的机组是在切入风速V_cutin到MPPT段起始风速v₁之间限定最低转速的风电机组。

本发明所述变桨控制方法是一种基于风速检测的变桨控制方法，包括如下步骤：

第一步，检测风速，对检测到的风速信号进行低通滤波得到风速V，若风速V处于[V_cutin，v₁]风速区间，且发电机转速ω满足|ω-ω_min|<ω_L，ω_L设置为0.04倍的标幺值，发电机转速的基准值为发电机同步转速，ω_min为风电机组发电运行的最低转速，执行以下步骤；

第二步，根据第一步得到的风速V，按照以下公式计算最优变桨角度β_opt：

β_opt＝c₁(v₁-V)²+c₂(v₁-V)，

其中：待定系数c₁和c₂通过辨识得到，v₁为起始风速；

第三步，对第二步得到的最优变桨角度β_opt经过指令死区模块输出桨距角指令值β_opt1；

第四步，将第三步得到的桨距角指令值β_opt1加上常规控制桨距角指令作为优化后的桨距角指令β*，由风机主控发送至变桨执行机构。