[发明专利]一种多种工况下的风电机组保护控制系统

摘要

本发明公开了一种多种工况下的风电机组保护控制系统，首先根据机组的控制特性建立控制系统的控制模型，采用暂态控制策略与稳态控制策略并行运行的转速控制器，根据特殊工况的具体情况，判断采用哪种转速保护控制方法，当电网电压处于稳定状态则采用稳态控制策略下的转速控制器，实现风机在额定转速下的安全运行。当风电机组处于特殊工况下运行，应自动切换为暂态控制策略下的转速控制，快速响应能够抑制由于特殊工况使得机组超速或电网电压波动引起的机组功率的急剧上升的现象，减少风电机组的输入功率从而适应电网故障下输出电能的减少。

主权项

1.一种多种工况下的风电机组保护控制系统，其特征在于包括：安装在电机内部检测电机的转速信息和电网状态信号的电机检测单元(20)；接收所述电机检测单元(20)传送的数据信息判断风机当前的运行工况，根据不同的工况信息输出叶片的角度信息和电机功率控制指令的控制单元(30)；接收所述控制单元(30)传送的数据信息控制叶片转动角度和电机转速的叶片角度控制单元(10)；所述叶片角度控制单元(10)设置在每个轮毂的内部实时监测叶片的角度信息；所述电机检测单元(20)包括检测电机的转速信息的转速检测模块(21)和检测电网的电压信号的电网状态检测模块(22)；所述控制单元(30)设置在电机和轮毂的外部存储有多种工况下的风机功率、叶片基准角度、转速保护值的控制参数信息，根据电机检测单元(20)传送的信息进行风机的工况判断输出风机的转速和叶片的角度值对风机进行实时监控；所述控制单元(30)内存储有电网电压的多种工况状态，对风机进行实时监控时：低电压穿越跌落阶段：控制单元(30)对转速误差进行前置P环节计算，得到适应当前状况下最大化变桨速率，同时调节变桨方向为收桨，再结合当前的状况配合变流器强制接触器闭合，控制风机处于不脱网不超速状态；低电压穿越恢复阶段：控制单元(30)判断当前机组与电网的工作状态、对变桨速率采用PID进行控制:PID将叶片角度的变化速度反馈给控制单元(30)，所述控制单元(30)通过PID控制叶片角度的变化速度由抖动趋近平滑；所述控制单元(30)再通过当前的转速和当前的电网电压对机组发出的有功功率进行调节：发出有功功率的同时发出无功功率、对电网进行支撑；极限阵风状态：控制单元(30)根据接收到的转速差值以及风速值来判断当前状态进行变桨策略的调节：电机检测单元(20)将当前的变桨状态、叶片角度速率、电机的转速差值和风速传递给控制单元(30)，对于转速差值环节的反馈采用PI环节控制，来平滑控制风机的转速，减小转速误差，对于风速的补偿采用P环节的控制，对风速的影响进行放大来控制变桨速率；高电压运行状态：控制单元(30)通过判断电网电压或电网频率来判断当前状态，当控制单元(30)处于当前控制策略下，控制单元(30)控制变桨以最大的速度进行收桨动作保证机组安全停机。