[发明专利]一种在极端风力条件下风力发电机组控制的方法及系统

说明书

本发明公开一种在极端风力条件下风力发电机组控制的方法及系统，包括以下步骤：比较发电机转速偏差与发电机转速差判断值的大小；如果发电机转速偏差小于发电机转速差判断值，发电机转速差判断值赋值给发电机转速差中间值；在通过判断发电机转速差中间值确定发电机转速变化判断值；通过比较转速机舱振动加速度实际值与转速机舱振动加速度阈值的大小调整风机运行策略，在发出降低功率运行指令的同时判断变更运行指令的时机，引用桨距角和发电机转速差线性插值的关系，保证最小发电机转速差降低同时有可能的桨距角增加；采用发电机转速判断值的方式避免机舱加速度判断部分过大导致控制效果不佳的问题。

技术领域

本发明属于风力发电机组控制领域，具体涉及一种在极端风力条件下风力发电机组控制的方法及系统。

背景技术

水平轴风力发电机的风轮吸收风能旋转，进而带动连接的发电机旋转发电。根据风速大小的不同，风力发电机组的控制目标不同。在额定风速以上，控制目标为通过变桨控制使机组的转速控制在额定转速附近，从而使机组输出功率在额定功率附近，保证风力发电机组的机械及电气部件在设计范围内可以正常运行。

在一些极端风况时，机组遭受的极限载荷不利于风力发电机组的运行。因此有必要进行载荷控制策略调整使机组在极端风况如大风向风速变化的情况下，尽量降低机组载荷。常规控制手段中主要监测实时转速，根据转速变化情况通过PI或PID控制给出对应的变桨角度，变桨角度的大小可以限制或吸收风能。但实时转速仅与参考转速作比较作为控制输入，转速变化趋势未考虑。因此导致通过传统手段进行机组控制无法有效避免极限载荷的发生。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种在极端风力条件下风力发电机组控制的方法，替代现有技术方案中仅仅依靠机组测量转速对变桨进行调度，从而更有针对性的解决由于风速、风向急速变化带来的极限载荷影响。本发明通过发电机转速及机舱加速度实时运行数据并判断其变化发展趋势，判断机组是否经历极端阵风条件，如判断是则将通过降功率或者变桨的方式限制风能吸收，从而降低机组大部件如叶根面外方向极限载荷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种在极端风力条件下风力发电机组控制的方法，包括以下步骤：

比较发电机转速偏差与发电机转速差判断值的大小；

如果发电机转速偏差小于发电机转速差判断值，发电机转速差判断值赋值给发电机转速差中间值；

判断发电机转速差中间值是否大于0：如果发电机转速差中间值大于0，发电机转速变化判断值赋值为0；如果发电机转速差中间值小于0，发电机转速变化判断值对发电机转速差中间值取反；

比较转速机舱振动加速度实际值与转速机舱振动加速度阈值的大小：如果转速机舱振动加速度实际值小于转速机舱振动加速度阈值，则控制流程结束；如果转速机舱振动加速度实际值大于转速机舱振动加速度阈值，则发出降低功率运行指令，同时设定确定载荷控制作用时间和监测量；

监测量达到或确定载荷控制作用时间时，则控制流程结束。

进一步的，通过转速机舱振动加速度阈值与叶片变桨位置角度pitch一一对应的关系，得到实时转速变化桨距角阈值转速机舱振动加速度阈值，风电机组叶片变桨位置角度pitch通过传感器直接获取。

进一步的，发电机转速偏差＝实时发电机转速-发电机转速设定点，再将发电机转速偏差赋值给发电机转速差中间值。

进一步的，发电机转速差判断值omega_errl由风电机组叶片变桨位置角度pitch以及线性插值参数a及b进行计算，具体为：omega_errl＝a*pitch+b，a和b是常数。

进一步的，转速机舱振动加速度实际值为发电机转速变化判断值与机舱加速度判断值的乘积；通过如下方法得到：检测机舱加速度，如果机舱加速度Nacc小于0，机舱加速度判断值为0，如果机舱加速度大于0，机舱加速度判断值＝机舱加速度。