CN101550945A - 一种大功率风机变桨控制方法及系统 - Google Patents

一种大功率风机变桨控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大功率风机变桨控制方法及系统，方法包括调节步骤、第一次比较步骤和第二次比较步骤，系统包括至少三个调节器和至少两个比较器，其中：所述的调节器包括第一、第二和第三调节器，分别对速度误差、角度误差以及加速度误差进行调节；所述的比较器包括第一比较器和第二比较器，该第一比较器的输入端与第一调节器和第二调节器的输出端相连，第二比较器的输入端与所述第一比较器的输出端以及第三调节器的输出端相连，该第二比较器的输出端为变桨执行结构的输入即桨距角给定。本发明不管是在低于额定风速的情况下，还是在高于额定风速的情况下，均执行变桨控制，它具有调节精度高、响应快的优点，并且提高了系统的稳定性和可靠性。

Description

一种大功率风机变桨控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种大功率风机变桨控制方法及系统。
技术背景
目前的变桨控制，普遍将双馈机组变桨控制的结果作为变桨控制的方法，即风机在高于额定风速的情况下执行变桨控制，随着风速增大而增大桨距角；在低于额定风速的情况下，风机不执行变桨控制。无法实现在整个风速段均执行变桨控制，对系统的稳定性和可靠性造成影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种大功率风机变桨控制方法及系统，它具有调节精度高、响应快的优点，并且提高了系统的稳定性和可靠性。
实现上述目的的技术方案是：
本发明之一的一种大功率风机变桨控制方法，它包括以下步骤：
步骤S1，调节步骤，包括分别调节速度误差、角度误差以及加速度误差，其中，所述的速度误差为目标转速和实际转速的差，目标转速为额定风速下电机转子的转速，所述的角度误差为目标桨距角和实际桨距角的差，目标桨距角为包括零度的桨距角度，所述的加速度误差为目标转速加速度和实际转速加速度的差；
步骤S2，第一次比较步骤，即将步骤S1中速度误差和角度误差经过调节后的值进行比较，取两者间较小的值作为输出；
步骤S3，第二次比较步骤，即将步骤S2中经比较后输出较小的值与步骤S1中加速度误差经过调节后的值进行比较，取两者间较大的值作为输出，该输出为变桨执行结构的输入即桨距角给定。
上述的大功率风机变桨控制方法，其中，所述的步骤S1中的调解速度误差和调节角度误差均采用PID(比例积分微分)调节。
上述的大功率风机变桨控制方法，其中，所述的步骤S1中的调解加速度误差采用P(比例)调节。
本发明之二的一种大功率风机变桨控制系统，用于在整个风速段内都执行变桨控制，它与变桨执行机构相连，其中，包括至少三个调节器和至少两个比较器，其中：
所述的调节器包括第一、第二和第三调节器，分别对速度误差、角度误差以及加速度误差进行调节，其中，所述的速度误差为目标转速和实际转速的差，目标转速为额定风速下电机转子的转速，所述的角度误差为目标桨距角和实际桨距角的差，目标桨距角为包括零度的桨距角度，所述的加速度误差为目标转速加速度和实际转速加速度的差；
所述的比较器包括第一比较器和第二比较器，该第一比较器的输入端与第一调节器和第二调节器的输出端相连，第二比较器的输入端与所述第一比较器的输出端以及第三调节器的输出端相连，该第二比较器的输出端为变桨执行结构的输入即桨距角给定。
上述的大功率风机变桨控制系统，其中，所述的第一比较器输出两个输入值中较小的值，所述的第二比较器输出两个输入值中较大的值。
上述的大功率风机变桨控制系统，其中，所述的第一调节器和第二调节器均采用PID调节，所述的第三调节器采用P调节。
本发明的有益效果是：本发明通过调解器、比较器分别对输入的速度误差、角度误差以及加速度误差进行运算，来控制桨距角给定，能够在不管是在低于额定风速的情况下，还是在高于额定风速的情况下，均执行变桨控制，在高于额定风速的情况下执行变桨控制，随着风速增大而桨距角增大；在低于额定风速的情况下，风机的桨距角趋近于零。提高了系统的稳定性和可靠性，大大提高了系统的精度。
附图说明
图1是本发明之一的一种大功率风机变桨控制方法的流程图；
图2是本发明之二的一种大功率风机变桨控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，图中示出了本发明之一的一种大功率风机变桨控制方法，它包括以下步骤：
步骤S1，调节步骤，包括分别调节速度误差S11、角度误差S12以及加速度误差S13，其中，速度误差为目标转速和实际转速的差，目标转速为额定风速下电机转子的转速，角度误差为目标桨距角和实际桨距角的差，目标桨距角为包括零度的桨距角度，加速度误差为目标转速加速度和实际转速加速度的差，调解速度误差和调节角度误差均采用PID(比例积分微分)调节，步骤S1中的调解加速度误差采用P(比例)调节；
步骤S2，第一次比较步骤，即将步骤S1中速度误差和角度误差经过调节后的值进行比较，取两者间较小的值作为输出；
步骤S3，第二次比较步骤，即将步骤S2中经比较后输出较小的值与步骤S1中加速度误差经过调节后的值进行比较，取两者间较大的值作为输出，该输出为变桨执行结构的输入即桨距角给定。
请参阅图2，图中示出了本发明之二的一种大功率风机变桨控制系统，用于在整个风速段内都执行变桨控制，它与变桨执行机构相连，包括至少三个调节器和至少两个比较器，调节器调节的参数可以是风机系统的任何参数，其中：
调节器包括第一、第二和第三调节器1、2、3，分别对速度误差、角度误差以及加速度误差进行调节，其中，速度误差为目标转速和实际转速的差，目标转速为额定风速下电机转子的转速，角度误差为目标桨距角和实际桨距角的差，目标桨距角为包括零度的桨距角度，加速度误差为目标转速加速度和实际转速加速度的差，本实施例中，第一调节器1和第二调节器2均采用PID调节，第三调节器3采用P调节。
比较器包括第一比较器4和第二比较器5，该第一比较器4的输入端与第一调节器1和第二调节器2的输出端相连，第二比较器5的输入端与第一比较器4的输出端以及第三调节器3的输出端相连，该第二比较器5的输出端为变桨执行结构(图中未示出)的输入即桨距角给定，本实施例中，第一比较器4输出两个输入值中较小的值，第二比较器5输出两个输入值中较大的值。
本实施例中的目标转速可以是指额定风速下电机转子的转速，轮毂转速以及其他可以转化成电机转子的转速的速度参数的一种或者是他们的集合。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大功率风机变桨控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤S1，调节步骤，包括分别调节速度误差、角度误差以及加速度误差，其中，所述的速度误差为目标转速和实际转速的差，目标转速为额定风速下电机转子的转速，所述的角度误差为目标桨距角和实际桨距角的差，目标桨距角为包括零度的桨距角度，所述的加速度误差为目标转速加速度和实际转速加速度的差；
步骤S2，第一次比较步骤，即将步骤S1中速度误差和角度误差经过调节后的值进行比较，取两者间较小的值作为输出；
步骤S3，第二次比较步骤，即将步骤S2中经比较后输出较小的值与步骤S1中加速度误差经过调节后的值进行比较，取两者间较大的值作为输出，该输出为变桨执行结构的输入即桨距角给定。
2.根据权利要求1所述的大功率风机变桨控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中的调解速度误差和调节角度误差均采用PID调节。
3.根据权利要求1或2所述的大功率风机变桨控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中的调解加速度误差采用P调节。
4.一种大功率风机变桨控制系统，用于在整个风速段内都执行变桨控制，它与变桨执行机构相连，其特征在于，包括至少三个调节器和至少两个比较器，其中：
所述的调节器包括第一、第二和第三调节器，分别对速度误差、角度误差以及加速度误差进行调节，其中，所述的速度误差为目标转速和实际转速的差，目标转速为额定风速下电机转子的转速，所述的角度误差为目标桨距角和实际桨距角的差，目标桨距角为包括零度的桨距角度，所述的加速度误差为目标转速加速度和实际转速加速度的差；
所述的比较器包括第一比较器和第二比较器，该第一比较器的输入端与第一调节器和第二调节器的输出端相连，第二比较器的输入端与所述第一比较器的输出端以及第三调节器的输出端相连，该第二比较器的输出端为变桨执行结构的输入即桨距角给定。
5.根据权利要求4所述的大功率风机变桨控制系统，其特征在于，所述的第一比较器输出两个输入值中较小的值，所述的第二比较器输出两个输入值中较大的值。
6.根据权利要求4所述的大功率风机变桨控制系统，其特征在于，所述的第一调节器和第二调节器均采用PID调节，所述的第三调节器采用P调节。
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