CN102748217A - 一种风电机组动态最优桨距角控制方法和装置 - Google Patents

一种风电机组动态最优桨距角控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电机组动态最优桨距角控制方法和装置，包括：转速数据处理模块，对转速采集模块实时采集到的发电机转速信号进行滤波和运算处理；功率数据处理模块及转矩数据处理模块，对变流器系统给出的发电机功率信号、转矩信号进行滤波和运算处理；风速数据处理模块，对风速采集模块实时采集到的风速信号进行滤波和运算处理；动态最优桨距角计算模块，通过数据处理后的发电机转速、功率、转矩及风速分别查找理论上的最优桨距角，然后根据查找后得到的四个最优桨距角进行计算处理，得出所需要的动态最优桨距角作为机组控制系统的输出，传给变桨系统，本发明可以实时跟踪理论上的最大Cp值，提高发电量，且成本较低，易于实现和推广。

Description

一种风电机组动态最优桨距角控制方法和装置
技术领域
本发明涉及风机控制领域，具体地，涉及一种风电机组动态最优桨距角控制方法和装置。
背景技术
近年来随着风力发电不断地发展，风电场装机容量逐年上升，风力发电所占的比例越来越大，已逐渐成为了一种常规能源。风机的控制是风力发电系统核心内容之一，即通过控制风机来实现风能的捕获并将其转换为电能。风机的控制一般可以根据工况分为四个阶段，分别为恒速并网、最大Cp阶段、最大转速阶段、额定功率阶段。目前现有风机桨距角在风机的整个未满发运行区间采用同样的桨距角设定，影响了风能的捕获效率。为了最大限度的提高风机捕风能力，提升风机发电量，需要对桨距角进行动态的调整。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种风电机组动态最优桨距角控制方法和装置，提高风机的捕风能力，提高风机的发电量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风电机组动态最优桨距角控制方法，它用在变桨系统和具有转速采集模块、变流器系统、风速采集模块的机组控制系统中，该方法包括：
步骤A，对所述转速采集模块实时采集到的发电机转速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
步骤B, 对所述变流器系统给出的发电机功率信号进行滤波和运算处理；
步骤C，对所述变流器系统给出的发电机转矩信号进行滤波和运算处理；
步骤D,对所述风速采集模块实时采集到的风速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
步骤E，通过数据处理后的发电机转速、发电机功率、发电机转矩及风速分别查找理论上的最优桨距角，然后根据查找后得到的四个最优桨距角进行计算处理，得出所需要的动态最优桨距角；然后将动态最优桨距角作为所述机组控制系统的输出，传给所述变桨系统。
进一步地，所述步骤E的具体流程为：
（1）将通过数据处理后的发电机转速，根据转速-最优桨距角表进行转速动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Genspeedmin和optPitch_Genspeedmax；
（2）将通过数据处理后的发电机功率，根据功率-最优桨距角表进行功率动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Power；
（3）将通过数据处理后的发电机转矩，根据转矩-最优桨距角表进行转矩动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Gentorque；
（4）将通过数据处理后的风速，根据风速-最优桨距角表进行风速动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Windespeed；
（5）根据以上四种查询结果进行动态最优桨距角计算，具体计算方法如下：
Pitch=(optPitch_Power+optPitch_Gentorque+optPitch_Windespeed)/3；
如果Pitch<optPitch_Genspeedmin，则optPitch= optPitch_Genspeedmin；
如果Pitch>optPitch_Genspeedmax，则optPitch= optPitch_Genspeedmax；
否则optPitch=Pitch；
然后把计算结果作为所述机组控制系统的输出，传给所述变桨系统。
一种风电机组动态最优桨距角控制装置，它用在变桨系统和具有转速采集模块、变流器系统、风速采集模块的机组控制系统中，该装置包括：
转速数据处理模块，对所述转速采集模块实时采集到的发电机转速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
功率数据处理模块，对所述变流器系统给出的发电机功率信号进行滤波和运算处理；
转矩数据处理模块，对所述变流器系统给出的发电机转矩信号进行滤波和运算处理；
风速数据处理模块，对所述风速采集模块实时采集到的风速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
动态最优桨距角计算模块，通过数据处理后的发电机转速、发电机功率、发电机转矩及风速分别查找理论上的最优桨距角，然后根据查找后得到的四个最优桨距角进行计算处理，得出所需要的动态最优桨距角；然后将动态最优桨距角作为所述机组控制系统的输出，传给所述变桨系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）解决了最优桨距角动态变化的问题，提高了风电机组未满发状态下的Cp值，提高了风电机组的发电量。
（2）同时引入转速、功率、转矩、风速作为动态最优桨距角计算的输入，避免了单输入量对动态桨距角的扰动。
（3）通过转速输入量，得出最优桨距角的上下限值。
（4）在引入转速、功率、转矩、风速作为输入之前，分别对数据进行了滤波处理。
（5）本发明实现较为容易，且成本较低，利于推广。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为风电机组动态最优桨距角控制方法和装置框图；
图2为动态最优桨距角计算模块框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，本发明的一种风电机组动态最优桨距角控制装置，它用在变桨系统和具有转速采集模块、变流器系统、风速采集模块的机组控制系统中，该装置包括：
转速数据处理模块，对转速采集模块实时采集到的发电机转速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
功率数据处理模块，对变流器系统给出的发电机功率信号进行滤波和运算处理；
转矩数据处理模块，对变流器系统给出的发电机转矩信号进行滤波和运算处理；
风速数据处理模块，对风速采集模块实时采集到的风速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
动态最优桨距角计算模块，通过数据处理后的发电机转速、发电机功率、发电机转矩及风速分别查找理论上的最优桨距角，然后根据查找后得到的四个最优桨距角进行计算处理，得出所需要的动态最优桨距角；然后将动态最优桨距角作为机组控制系统的输出，传给变桨系统。
如图1、2所示，本发明的一种风电机组动态最优桨距角控制方法，它用在变桨系统和具有转速采集模块、变流器系统、风速采集模块的机组控制系统中，该方法包括：
步骤A，对转速采集模块实时采集到的发电机转速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
步骤B, 对变流器系统给出的发电机功率信号进行滤波和运算处理；
步骤C，对变流器系统给出的发电机转矩信号进行滤波和运算处理；
步骤D,对风速采集模块实时采集到的风速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
步骤E，通过数据处理后的发电机转速、发电机功率、发电机转矩及风速分别查找理论上的最优桨距角，然后根据查找后得到的四个最优桨距角进行计算处理，得出所需要的动态最优桨距角；然后将动态最优桨距角作为机组控制系统的输出，传给变桨系统。
其中，步骤E的具体流程为：
（1）将通过数据处理后的发电机转速，根据转速-最优桨距角表进行转速动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Genspeedmin和optPitch_Genspeedmax；
（2）将通过数据处理后的发电机功率，根据功率-最优桨距角表进行功率动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Power；
（3）将通过数据处理后的发电机转矩，根据转矩-最优桨距角表进行转矩动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Gentorque；
（4）将通过数据处理后的风速，根据风速-最优桨距角表进行风速动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Windespeed；
（5）根据以上四种查询结果进行动态最优桨距角计算，具体计算方法如下：
Pitch=(optPitch_Power+optPitch_Gentorque+optPitch_Windespeed)/3；
如果Pitch<optPitch_Genspeedmin，则optPitch= optPitch_Genspeedmin；
如果Pitch>optPitch_Genspeedmax，则optPitch= optPitch_Genspeedmax；
否则optPitch=Pitch；
然后把计算结果作为所述机组控制系统的输出，传给所述变桨系统。
通过上述装置和方法，可以实现实时跟踪理论上的最大Cp值，提高发电量，且成本较低，易于实现和推广。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种风电机组动态最优桨距角控制方法，它用在变桨系统和具有转速采集模块、变流器系统、风速采集模块的机组控制系统中，其特征在于，该方法包括：
步骤A，对所述转速采集模块实时采集到的发电机转速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
步骤B, 对所述变流器系统给出的发电机功率信号进行滤波和运算处理；
步骤C，对所述变流器系统给出的发电机转矩信号进行滤波和运算处理；
步骤D,对所述风速采集模块实时采集到的风速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
步骤E，通过数据处理后的发电机转速、发电机功率、发电机转矩及风速分别查找理论上的最优桨距角，然后根据查找后得到的四个最优桨距角进行计算处理，得出所需要的动态最优桨距角；然后将动态最优桨距角作为所述机组控制系统的输出，传给所述变桨系统。
2.根据权利要求1所述的风电机组动态最优桨距角控制方法，其特征在于，所述步骤E的具体流程为：
（1）将通过数据处理后的发电机转速，根据转速-最优桨距角表进行转速动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Genspeedmin和optPitch_Genspeedmax；
（2）将通过数据处理后的发电机功率，根据功率-最优桨距角表进行功率动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Power；
（3）将通过数据处理后的发电机转矩，根据转矩-最优桨距角表进行转矩动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Gentorque；
（4）将通过数据处理后的风速，根据风速-最优桨距角表进行风速动态最优桨距角查询，得出动态最优桨距角optPitch_Windespeed；
（5）根据以上四种查询结果进行动态最优桨距角计算，具体计算方法如下：
Pitch=(optPitch_Power+optPitch_Gentorque+optPitch_Windespeed)/3；
如果Pitch<optPitch_Genspeedmin，则optPitch= optPitch_Genspeedmin；
如果Pitch>optPitch_Genspeedmax，则optPitch= optPitch_Genspeedmax；
否则optPitch=Pitch；
然后把计算结果作为所述机组控制系统的输出，传给所述变桨系统。
3.一种风电机组动态最优桨距角控制装置，它用在变桨系统和具有转速采集模块、变流器系统、风速采集模块的机组控制系统中，其特征在于，该装置包括：
转速数据处理模块，对所述转速采集模块实时采集到的发电机转速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
功率数据处理模块，对所述变流器系统给出的发电机功率信号进行滤波和运算处理；
转矩数据处理模块，对所述变流器系统给出的发电机转矩信号进行滤波和运算处理；
风速数据处理模块，对所述风速采集模块实时采集到的风速信号，通过处理电路和算法，进行滤波和运算处理；
动态最优桨距角计算模块，通过数据处理后的发电机转速、发电机功率、发电机转矩及风速分别查找理论上的最优桨距角，然后根据查找后得到的四个最优桨距角进行计算处理，得出所需要的动态最优桨距角；然后将动态最优桨距角作为所述机组控制系统的输出，传给所述变桨系统。
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