[发明专利]用于调节风力发电机组桨距角PID控制器输出量的方法

说明书

一种用于调节风力发电机组桨距角PID控制器输出量的方法，包括以下步骤：1)设置转速增益参数值，桨距角增益参数值，桨距角偏置值；2)简化风力机C_p‑λ曲线，得到对应桨距的非线性桨距角增益G_NLPG；3)计算发电机转速增益G_Speed；4)根据叶片桨距角β计算桨距角增益G_Pitch；5)计算PID控制器采样周期比例增益G_{VariablePerTs}；6)计算t时刻的PID控制器比例增益调节量VariableK_P；7)计算t时刻的PID控制器总调节量Δu(t)；8)根据t时刻的PID控制器总调节量Δu(t)，计算t时刻的PID控制器总输出量u(t)。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种用于调节风力发电机组桨距角PID控制器输出量的方法。

背景技术

随着风力发电市场竞争的愈演愈烈，在保证质量的前提下，降低风力发电机组的设计制造成本成为各大整机厂商面临的首要任务。在这种复杂的竞争压力下，对低风区、超低风区风力发电机组的开发，成为了整机厂商的又一个竞争点。为了适应风区的变换，风力发电机组的风轮直径不断加长，导致风力发电机组风轮的惯性大大提高。一旦风速突变，风轮转速的变化会有滞后，使相应的桨距角PID控制器的响应滞后，导致系统响应不及时，发电机转速/风轮转速超速。而风轮转速一旦超过允许的额定转速，风力发电机组的制动系统容易失效，导致机组处于失控状态，发生重大安全事故。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种用于调节风力发电机组桨距角PID控制器输出量的方法，根据当前的叶片角度和发电机转速变化率动态调节风力发电机组桨距角PID控制器的比例增益，有效抑制在阵风工况下的发电机转速超速/风轮转速超速，不但可以避免因为发电机超速而导致的系统停机，还能够保证风轮转速不会超过允许的额定转速，从而避免风力发电机组的制动系统失效导致的发电机组失控，并且降低了仿真实验中的固定轮毂坐标系M_y的极限轮毂弯矩，避免轮毂弯矩过大而使风力发电机组设备产生磨损，甚至叶片断裂。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种用于调节风力发电机组桨距角PID控制器输出量的方法，包括以下步骤：

1)设置转速增益参数值，桨距角增益参数值，桨距角偏置值；

所述转速增益参数值、桨距角增益参数值、桨距角偏置值均为通过仿真软件仿真调试得到的经验值，以保证风力发电机组的风轮转速不会超过允许的额定转速，且对仿真实验中的固定轮毂坐标系M_y的极限轮毂弯矩进行限制，避免轮毂弯矩过大而使风力发电机组设备产生磨损，甚至叶片断裂。

2)简化风力机C_p-λ曲线，得到对应桨距的非线性桨距角增益G_NLPG：

式中，β为叶片桨距角，α为非线性增益系数,π为圆周率；

所述风力机C_p-λ曲线为表示风力发电机组的风能利用系数与叶尖速比之间的关系曲线，由风力发电机组的制造厂家提供；

所述非线性增益系数α为通过仿真软件仿真调试得到的经验值，以保证叶片桨距角为β的风力发电机组处于正常稳定运行状态；

3)按照下列公式计算发电机转速增益G_Speed：

G_Speed＝|Δω_control|×VariableSpeedGain，VariableSpeedGain≥0

式中，VariableSpeedGain为转速增益参数值，Δω_control为发电机转速调节量；