[发明专利]一种风电机组的载荷控制方法

说明书

本发明公开了一种风电机组的载荷控制方法，在风电机组运行时，测量风电机组的实时风速并得出实时湍流值，当实时湍流值小于预设湍流阈值时，进行正常变速变浆控制模式；当实时湍流值大于预设湍流阈值时，进行风电机组输出功率的判断：当所述输出功率小于所述风电机组的额定功率时，启动提前变浆控制模式；当所述输出功率等于所述风电机组的额定功率时，启动降低性能控制模式。本发明的风电机组的载荷控制方法具有操作简便、可降低风电机组在高湍流下的运行载荷，减小风电机组受力以及提高风电机组可靠性等优点。

技术领域

本发明主要涉及风力发电技术领域，特指一种风电机组的载荷控制方法。

背景技术

近年来，风力发电发展迅速，为了提高风电场的投资回报率，变速变桨风电机组的叶片越来越长，导致整机载荷越来越大，因此减小整机载荷，实现轻量化设计成为新的需求。然而现有变速变桨控制均采取经典PID控制，根据变速变桨风电机组控制原理，其控制策略可分为：(1)额定风速以下段，根据叶片气动性能，桨距角取值为最优桨距角，确保变转速段的最优风能捕获；其中最优风能捕获主要通过对发电机励磁转矩的控制，使风电机组保持最优叶尖速比运行，从而确保风电机组在变转速区间内气动Cp达到设计最优值，实现风能捕获最大化目的；(2)额定风速以上段，转矩控制饱和在转矩上限值，通过桨距角调节，减小风含能量的捕获，维持风电机组额定功率运行，其中变桨控制的原理为：利用传感器测量发电机转速，对发电机转速滤波后，与设定的发电机组转速进行比较，得到转速误差，转速误差作为PID控制器的输入，经过PID控制后得到叶片桨距角，变桨执行机构按照给定的桨距角指令，驱动叶片变桨，使风电机组保持额定功率运行。该控制策略的优点是：控制原理简单可行，满足风电机组变速变桨基本运行功能。但该控制策略未重点考虑对高湍流风下的降载控制，尤其是低风速风电机组，其整机载荷较常规机组而言有增大趋势，从而导致大型机械零部件重量和尺寸偏大，不利于风电机组轻量化设计和提高机组的运行可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简便、可降低风电机组在高湍流下的运行载荷，减小风电机组受力，提高风电机组的可靠性的风电机组的载荷控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种风电机组的载荷控制方法，在风电机组运行时，测量风电机组的实时风速并得出实时湍流值，当实时湍流值小于预设湍流阈值时，进行正常变速变桨控制模式；当实时湍流值大于预设湍流阈值时，进行风电机组输出功率的判断：当所述输出功率小于所述风电机组的额定功率时，启动提前变桨控制模式；当所述输出功率等于所述风电机组的额定功率时，启动降低性能控制模式。

作为本发明的进一步改进：

所述提前变桨控制模式的控制过程为：逐渐增大风电机组的桨距角以降低风电机组的载荷。

所述降低性能控制模式的控制过程为：通过降低发电机组的额定转矩或额定转速的方式降低发电机组的额定功率。

所述降低性能控制模式中将功率调整至额定功率的80％～95％。

所述实时湍流值的计算公式为：

Tur＝|V_{ave_1s}-V_{ave_5min}| (1)

其中V_{ave_1s}＝(V₁+V₂+...+V_N)/N，V_{ave_1s}为当前实时风速的平均值，N为1秒内的实时风速采样点数，V₁、V₂...V_N表示采样点时刻对应的风速；