CN103883468A - 一种风力发电机组在低风时的控制方法 - Google Patents
一种风力发电机组在低风时的控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种风力发电机组在低风时的控制方法,包括:步骤S1:风力发电机组低风切出控制;步骤S2:风力发电机组空转运行控制;步骤S3:风力发电机组并网运行控制;步骤S4:风力发电机组是否成功并网判断控制。该控制方法具有如下优点:即提高风力发电机组在低风状况下的机组利用率,避免再次启机时的长时间等待、反复的启停机和风力发电机组反复脱并网对电网造成的冲击,避免风力发电机组负功率运行时的功率消耗。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电控制领域,尤其涉及风力发电机组在低风时的控制方法。
背景技术
风力发电机组在实际运行过程中,由于风电场风速低到一定程度时,往往需要对风力发电机组作停机处理或者进行负功率运行。当作停机动作后,如遇风速增到一定程度时则需要再次启动风力发电机组以便风力发电机组正常运行;而当风力发电机组进行负功率运行时需要消耗风力发电机组本身储备的电能,以维持风力发电机组的正常运行。
然而,在风速低到一定程度时,风力发电机组如进行停机动作,再次启动,需要长时间等待,往往造成风能不能被充分利用风能;而如风力发电机组进行负功率运行,也会造成自身能量的消耗,消耗的能量往往需要风力发电机组再次正常运行再进行有效的补充。发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷,提供一种提高风力发电机组在低风状况下的机组利用率,避免反复启停机风力发电机组在低风时的控制方法。
为实现上述目的,本发明一种风力发电机组在低风时的控制方法,至少包括:步骤S1:风力发电机组低风切出控制,
步骤S1进一步包括:
步骤S11:风力发电机组正常运行状况下,由风力发电机组转速传感器时刻监测发电机实际转速M,并由风力发电机组主控制系统判断低风脱网转速M1与发电机实际转速M的大小关系,
若M<M1,则主控制系统控制风力发电机组维持在低风切出控制模式,
若M>M1,则主控制系统维持风力发电机组正常运行并重复进行步骤S11;
步骤S2:风力发电机组空转运行控制,
步骤S2进一步包括:
步骤S21:低风模式状态下,主控制系统转矩PI控制器切出,控制变频器正常脱网,监测力矩给定是否小于变频器脱网转矩,
若力矩给定小于变频器脱网转矩,则风力发电机组主控制系统输出开始励磁=0,力矩请求=0的控制命令,即取消励磁,停止力矩请求的控制指令,直至风力发电机组与电网脱离后,进入步骤S22,
若力矩给定不满足小于变频器脱网转矩,则风力发电机组主控制系统控制风力发电机组以正常脱网转矩速率降低力矩给定,直至满足力矩给定小于变频器脱网转矩,
步骤S22:主控制系统与变桨距控制系统联合控制桨叶收桨至低风空转设定桨角,并保持桨叶以低风空转设定桨角的桨距角进行自由空转,在空转运行状态下,主控制系统根据已经设定好的低风空转设定转速M2并通过PI控制器计算出给定桨距角是否大于低风空转设定桨角,
如不满足桨距角大于低风空转设定桨角,保持空转运行状态;
步骤S3:风力发电机组并网运行控制,
步骤S3进一步包括:
步骤S31:在空转运行状态下,主控制系统根据已经设定好的低风空转设定转速M2并通过PI控制器计算出桨距角,如桨距角满足大于低风空转设定桨角,主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,同时根据设定好的并网设定转速M3,并判断风力发电机组的发电机实际转速M在并网范围内的时间是否超过等待并网延时的时间,
若发电机实际转速M在并网范围内的时间超过等待并网延时的时间,则启动正常并网步骤,
若发电机实际转速在并网范围的时间未超过等待并网延时的时间,主控制系统判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,若发电机实际转速M大于低风脱网转速M1,则主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,并直至发电机实际转速M在并网范围的时间超过等待并网延时的时间,若不满足发电机转速实际转速M大于低风脱网转速M1,则重复步骤S31;
步骤S4:风力发电机组是否成功并网判断控制,
如并网成功,则重复步骤S1、步骤S2、步骤S3及步骤S4,
如并网不成功,则判断是否因发电机实际转速M低而并网失败,如不是因发电机实际转速M低而并网失败,主控制系统以故障处理方法停机,
如是因发电机实际转速M低而并网失败,主控制系统则进一步判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,进一步判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,如是,则执行步骤S3、S4,即主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,并直至发电机实际转速M在并网范围的时间超过等待并网延时的时间后执行步骤S4,如不是,即发电机实际转速M大于低风脱网转速M1,则执行步骤S22、步骤S3及步骤S4。
进一步地,所述转速传感器通过测定发电机码盘脉冲来得到实际的发电机实际转速M。
进一步地,M1的设定值为1000rpm<M1<1100rpm中的任意一个值;M2的设定值为1150rpm<M2<1250rpm中的任意一个值;M3的设定值为1200rpm<M3<1300rpm中的任意一个值。
进一步地,M1<M2<M3。
进一步地,正常脱网转矩速率设定为100Nm/s至500Nm/s之间的任意一个值。
进一步地,低风空转设定桨角为0°至10°之间的任意一个值。
进一步地,主控和变桨联合收桨时设定的低风空转收桨速率不大于5°/s任意一个值。
综上所述,本发明一种风力发电机组在低风时的控制方法的优点如下:提高风力发电机组在低风状况下的机组利用率,避免再次启机时的长时间等待、反复的启停机和风力发电机组反复脱并网对电网造成的冲击,避免风力发电机组负功率运行时的功率消耗。
附图说明
图1为本发明风力发电机组在低风时的控制方法流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、控制流程、所达成目的及效果,以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1,本发明一种风力发电机组在低风时的控制方法,主要应用于低风状况下风力发电机组采用的停机和启机的控制方法,以提高风力发电机组在低风状况下的机组利用率,避免再次启机时的长时间等待。
本发明一种风力发电机组在低风时的控制方法主要应用于具有主控制系统和变桨距系统的风力发电机组中。
本发明一种风力发电机组在低风时的控制方法,包括:
步骤S1:风力发电机组低风切出控制,
步骤S1进一步包括:
步骤S11:风力发电机组正常运行状况下,由风力发电机组转速传感器时刻监测发电机实际转速M,并由风力发电机组主控制系统判断低风脱网转速M1与发电机实际转速M的大小关系,
若M<M1,则主控制系统控制风力发电机组维持在低风切出控制模式,
若M>M1,则主控制系统维持风力发电机组正常运行并重复进行步骤S11;
步骤S2:风力发电机组空转运行控制,
步骤S2进一步包括:
步骤S21:低风模式状态下,主控制系统PI控制器切出,控制变频器正常脱网,监测力矩给定是否小于变频器脱网转矩,
若力矩给定小于变频器脱网转矩,则风力发电机组主控制系统输出开始励磁=0,力矩请求=0的控制命令,即取消励磁,停止力矩请求的控制指令,直至风力发电机组与电网脱离后,进入步骤S22,
若力矩给定不满足小于变频器脱网转矩,则风力发电机组主控制系统控制风力发电机组以正常脱网转矩速率降低力矩给定,直至满足力矩给定小于变频器脱网转矩,
步骤S22:主控制系统与变桨距控制系统联合控制桨叶收桨至低风空转设定桨角,并保持桨叶以低风空转设定桨角的桨距角进行自由空转,在空转运行状态下,主控制系统根据已经设定好的低风空转设定转速M2并通过PI控制器计算出给定桨距角是否大于低风空转设定桨角,
如不满足桨距角大于低风空转设定桨角,保持空转运行状态;
步骤S3:风力发电机组并网运行控制,
步骤S3进一步包括:
步骤S31:在空转运行状态下,主控制系统根据已经设定好的低风空转设定转速M2并通过PI控制器计算出桨距角,如桨距角满足大于低风空转设定桨角,主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,同时根据设定好的并网设定转速M3,并判断风力发电机组的发电机实际转速M在并网范围内的时间是否超过等待并网延时的时间,
若发电机实际转速M在并网范围内的时间超过等待并网延时的时间,则启动正常并网步骤,
若发电机实际转速在并网范围的时间未超过等待并网延时的时间,主控制系统判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,若发电机实际转速M大于低风脱网转速M1,则主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,并直至发电机实际转速M在并网范围的时间超过等待并网延时的时间,若不满足发电机转速实际转速M大于低风脱网转速M1,则重复空转状态下的运行控制模式;
步骤S4:风力发电机组是否成功并网判断控制,
如并网成功,则重复步骤S1、步骤S2、步骤S3及步骤S4,
如并网不成功,则判断是否因发电机实际转速M低而并网失败,如不是因发电机实际转速M低而并网失败,主控制系统以故障处理方法停机,
如是因发电机实际转速M低而并网失败,主控制系统则进一步判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,进一步判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,如是,则执行步骤S3、S4,即主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,并直至发电机实际转速M在并网范围的时间超过等待并网延时的时间后执行步骤S4,如不是,即发电机实际转速M大于低风脱网转速M1,则执行步骤S22、步骤S3及步骤S4。
所述转速传感器通过测定发电机码盘脉冲来得到实际的发电机实际转速M。
为了保证风力发电机组稳定收桨运行和风力发电机组的安全性,主控和变桨联合收桨时设定的低风空转收桨速率不大于5°/s的任意一个值,低风空转设定桨角为0°至10°之间的任意一个值。在具体实施例中,低风空转设定桨角为5°。
正常脱网转矩速率设定为100Nm/s至500Nm/s之间的任意一个值。
所述M1<M2<M3,M1的设定值为1000rpm<M1<1100rpm中的任意一个值;M2的设定值为1150rpm<M2<1250rpm中的任意一个值;M3的设定值为1200rpm<M3<1300rpm中的任意一个值。
综上所述,本发明一种风力发电机组在低风时的控制方法的优点如下:提高风力发电机组在低风状况下的机组利用率,避免再次启机时的长时间等待、反复的启停机和风力发电机组反复脱并网对电网造成的冲击,避免风力发电机组负功率运行时的功率消耗。
以上所述的技术方案仅为本发明风力发电机组在低风时的控制方法的较佳实施例,任何在本发明风力发电机组在低风时的控制方法基础上所作的等效变换或替换都包含在本专利的权利要求的范围之内。
Claims (7)
1.一种风力发电机组在低风时的控制方法,至少包括:
步骤S1:风力发电机组低风切出控制,
步骤S1进一步包括:
步骤S11:风力发电机组正常运行状况下,由风力发电机组转速传感器时刻监测发电机实际转速M,并由风力发电机组主控制系统判断低风脱网转速M1与发电机实际转速M的大小关系,
若M<M1,则主控制系统控制风力发电机组维持在低风切出控制模式,
若M>M1,则主控制系统维持风力发电机组正常运行并重复进行步骤S11;
步骤S2:风力发电机组空转运行控制,
步骤S2进一步包括:
步骤S21:低风模式状态下,主控制系统转矩PI控制器切出,控制变频器正常脱网,监测力矩给定是否小于变频器脱网转矩,
若力矩给定小于变频器脱网转矩,则风力发电机组主控制系统输出开始励磁=0,力矩请求=0的控制命令,即取消励磁,停止力矩请求的控制指令,直至风力发电机组与电网脱离后,进入步骤S22,
若力矩给定不满足小于变频器脱网转矩,则风力发电机组主控制系统控制风力发电机组以正常脱网转矩速率降低力矩给定,直至满足力矩给定小于变频器脱网转矩,
步骤S22:主控制系统与变桨距控制系统联合控制桨叶收桨至低风空转设定桨角,并保持桨叶以低风空转设定桨角的桨距角进行自由空转,在空转运行状态下,主控制系统根据已经设定好的低风空转设定转速M2并通过PI控制器计算出给定桨距角是否大于低风空转设定桨角,
如不满足桨距角大于低风空转设定桨角,保持空转运行状态;
步骤S3:风力发电机组并网运行控制,
步骤S3进一步包括:
步骤S31:在空转运行状态下,主控制系统根据已经设定好的低风空转设定转速M2并通过PI控制器计算出桨距角,如桨距角满足大于低风空转设定桨角,主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,同时根据设定好的并网设定转速M3,并判断风力发电机组的发电机实际转速M在并网范围内的时间是否超过等待并网延时的时间,
若发电机实际转速M在并网范围内的时间超过等待并网延时的时间,则启动正常并网步骤,
若发电机实际转速在并网范围的时间未超过等待并网延时的时间,主控制系统判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,若发电机实际转速M大于低风脱网转速M1,则主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,并直至发电机实际转速M在并网范围的时间超过等待并网延时的时间,若不满足发电机转速实际转速M大于低风脱网转速M1,则重复步骤S31;
步骤S4:风力发电机组是否成功并网判断控制,
如并网成功,则重复步骤S1、步骤S2、步骤S3及步骤S4,
如并网不成功,则判断是否因发电机实际转速M低而并网失败,如不是因发电机实际转速M低而并网失败,主控制系统以故障处理方法停机,
如是因发电机实际转速M低而并网失败,主控制系统则进一步判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,进一步判断发电机实际转速M是否大于低风脱网转速M1,如是,则执行步骤S3、S4,即主控制系统控制风力发电机组切入PI控制,并直至发电机实际转速M在并网范围的时间超过等待并网延时的时间后执行步骤S4,如不是,即发电机实际转速M大于低风脱网转速M1,则执行步骤S22、步骤S3及步骤S4。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组在低风时的控制方法,其特征在于:所述转速传感器通过测定发电机码盘脉冲来得到实际的发电机实际转速M。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组在低风时的控制方法,其特征在于:M1的设定值为1000rpm<M1<1100rpm中的任意一个值;M2的设定值为1150rpm<M2<1250rpm中的任意一个值;M3的设定值为1200rpm<M3<1300rpm中的任意一个值。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组在低风时的控制方法,其特征在于:M1<M2<M3。
5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组在低风时的控制方法,其特征在于:正常脱网转矩速率设定为100Nm/s至500Nm/s之间的任意一个值。
6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组在低风时的控制方法,其特征在于:低风空转设定桨角为0°至10°之间的任意一个值。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种风力发电机组在低风时的控制方法,其特征在于:主控和变桨联合收桨时设定的低风空转收桨速率不大于5°/s任意一个值。
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