[发明专利]一种风电机组在极限阵风下的降载控制方法与系统

说明书

本发明公开了一种风电机组在极限阵风下的降载控制方法与系统，包括：通过对当前风轮转速偏差和风轮转速偏差变化率的判断，当超过设定阈值的时候，在变桨指令上叠加附加变桨速率；通过对当前机舱加速度的判断，当机舱加速度超过阈值，延时一段时间之后，风轮转速大于风轮额定转速且风轮加速度大于阈值时，变桨指令上叠加附加变桨速率；通过对机舱风向仪测量的偏航误差判断，当偏航误差超过偏航误差阈值，则降低风轮转速的设定值，即降低叶轮转速，以降低风电机组的载荷。本发明可有效降低风电机组在极限阵风下的部件载荷，实现机组的轻量化设计。

技术领域

本发明涉及风力发电的技术领域，尤其是指一种风电机组在极限阵风下的降载控制方法、系统、存储介质及计算设备。

背景技术

在碳中和的背景下，风力发电技术取得了显著的成果，且向着高效率、高可靠性、低成本、智慧化快速发展，风电机组也向着大型化、高塔架、轻量化、智能化迈进。因此，在风电机组设计之初，必须采用一些新的控制技术和方法，以使机组的各个部件的载荷达到最优。针对风电机组的极限阵风风况，风机常出现叶片极限载荷、轮毂极限载荷、偏航极限载荷和塔架极限载荷。然而，现有的比例积分控制和非线性增益控制方法，都不能有效解决风电机组在阵风下极限载荷大的问题。为此，需要提出一种针对极限阵风风况的降载控制方案。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种风电机组在极限阵风下的降载控制方法，可有效降低风电机组在极限阵风下的部件载荷，实现机组的轻量化设计。

本发明的第二目的在于提供一种风电机组在极限阵风下的降载控制系统。

本发明的第三目的在于提供一种存储介质。

本发明的第四目的在于提供一种计算设备。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种风电机组在极限阵风下的降载控制方法，包括：

阵风优先变桨：通过对当前风轮转速偏差和风轮转速偏差变化率的判断，当超过设定阈值的时候，在变桨指令上叠加附加变桨速率；

阵风超速抑制：通过对当前机舱加速度的判断，当机舱加速度超过阈值，延时一段时间之后，风轮转速大于风轮额定转速且风轮加速度大于阈值时，变桨指令上叠加附加变桨速率；

非线性转速设定：通过对机舱风向仪测量的偏航误差判断，当偏航误差超过偏航误差阈值，则降低风轮转速的设定值，即降低叶轮转速，以降低风电机组的载荷。

优选的，在阵风优先变桨中，风电机组在阵风工况下，风轮感受到的平均风速在短时间内从额定风速达到切出风速，风轮转速明显增加，且转速呈现加速上升趋势；此时，将风轮转速减去额定转速定义为风轮转速偏差，如果当前的风轮转速偏差与风轮转速偏差变化率的乘积超过设定阈值，则判断为阵风工况，在变桨指令上叠加一个附加变桨速率，具体如下：

首先，定义风轮转速偏差如下：

式中，Δω_r表示风轮转速偏差；ω_r表示滤除高频噪声后的风轮转速；ω_rated表示风轮额定转速；if表示后面的为判断条件；else表示其它情况；如果风轮转速ω_r高于风轮额定转速ω_rated时，风轮转速偏差Δω_r等于风轮转速与风轮额定转速的差，即ω_r-ω_rated，否则风轮转速偏差Δω_r等于0；

基于风轮转速偏差，定义风轮转速偏差变化率如下：