[发明专利]一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置。

背景技术

风力放电机组中使用较为普遍的为变速恒频风力发电机组，该类型的机组均是通过对变流器和变桨系统的控制，实现以下过程：1)额定功率以下的变速区间，风力发电机组以最大能量捕获方式运行；2)达到额定功率时，风力发电机组通过变桨控制，实现风力发电机组的恒功率、恒转速方式运行。目前风力发电机组中变桨控制通常都是通过主控系统向变桨系统发送桨距角指令，变桨系统接收到桨距角指令后，驱动变桨电机执行给定的桨距角。根据变桨系统的特性，变桨系统的数学模型可等效为“二阶系统+延时环节”，这是由于在上述变桨控制过程中变桨系统从接收到主控系统发送过来的桨距指令到执行对应的动作，中间有一个响应延时，即变桨系统响应存在滞后特性，尤其当风力发电机组的风轮直径越来越大时(惯性增大)，这种滞后特性将越来越明显。

变桨系统上述固有的滞后特性使得不利于变桨控制对转速的及时控制，当风力发电机组面临极端阵风时，尤其是大惯性风力发电机组，极易发生因风速变化太快、转速快速上升而同时变桨系统响应过慢导致超速保护停机，增大了风机的极限载荷。上述变桨控制方式当处于极端阵风工况下时，由于变桨系统的滞后特性会出现由于超速停机所导致的极限载荷增大现象，频繁的超速停机也会降低风电机组运行可靠性，不利于风机的稳健运行。

为解决风力发电机组在极端阵风等工况时的超速问题，目前通常是在风力发电机组设计阶段，通过加强结构设计来增加极限载荷，保证风机的结构强度，但该类方式所需成本高，同时会增加风力发电机组的重量，不利于风力发电机组的轻量化设计。

风力发电机组正朝着大功率等级、大风轮直径的方向发展，其重量和惯性越来越大，而大型风力发电机组更易在极端阵风下发生超速保护停机而引起极限载荷增大，因此亟需提供一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法，以提高风电机组在极端阵风等工况时的运行可靠性。

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，本发明提供一种实现控制简单、所需控制成本低、控制精度高以及控制实现灵活的能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置，提高包括极端阵风工况时风力发电机组的运行可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法，步骤包括：

实时检测发电机组运行时的输出参数，根据所述输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制；

所述进行变桨控制时，实时判断发电机组的运行状态，若判断到为超速状态，启动超速抑制控制，调整当前变桨控制的控制参数，由调整后的控制参数进行变桨控制，以调整变桨控制的响应速度使得快速降低发电机组运行转速；否则保持当前变桨控制。

作为本发明方法的进一步改进：所述启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小调整所述控制参数。

作为本发明方法的进一步改进：所述启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小按照线性比例或非线性比例调整所述控制参数。

作为本发明方法的进一步改进：所述变桨控制具体采用PID控制，通过所述PID控制调整桨距角以进行变桨控制。

作为本发明方法的进一步改进：所述控制参数具体为所述PID控制中Kp比例系数；所述启动超速抑制控制时，增大调整所述Kp比例系数。

作为本发明方法的进一步改进：所述实时检测发电机组运行时的输出参数时，还包括对检测到的输出参数进行低通滤波，得到滤波后输出参数输出步骤。

一种能够抑制风力发电机组超速的控制装置，包括：

变桨控制单元，用于实时检测发电机组运行时的输出参数，根据所述输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制；

超速判断及抑制单元，用于进行变桨控制时，实时判断发电机组的运行状态，若判断到为超速状态，启动超速抑制控制，调整当前变桨控制的控制参数，使得由调整后的控制参数进行变桨控制，以调整所述变桨控制的响应速度使得快速降低发电机组运行转速；否则保持当前变桨控制。

作为本发明装置的进一步改进：所述超速抑制单元启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小调整所述控制参数。

作为本发明装置的进一步改进：所述超速判断及抑制单元启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小按照线性比例或非线性比例调整所述控制参数。