CN107810322A - 通过风力涡轮机增加有功功率 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括连接到发电机的转子，以及被配置为响应于发电机速度参考控制转子的速度的转速控制器，以及用于控制电功率生产的功率控制器，所述方法包括以下步骤：接收提升命令以请求功率提升事件，以便增加电功率生产，并对转速控制器强加具有死区值极限的空段，并且其中，当速度误差在死区值极限内时，空段强加要发送到转速控制器的零信号，并且其中，当速度误差大于死区值极限时，空段强加要发送到转速控制器的误差信号，所述误差信号是速度误差和死区值极限的函数。本发明还涉及一种风电厂，所述风电厂包括电厂控制器和至少一个具有根据上述方法的控制系统的风力涡轮机。

Description

通过风力涡轮机增加有功功率
技术领域
本发明涉及对风力涡轮机的控制，具体涉及功率提升或有功功率生产的快速增加。
背景技术
风力涡轮机在电网中的高渗透性已经对风力涡轮机在其应该如何对电网的稳定性做出贡献方面提出了要求，这些要求包括在所谓的并网标准(grid code)中。
可能包括在某些并网标准中的要求中的一个是惯性响应。惯性响应是在其中在短时间段内通过正常生产提升功率的功能，即，增加了输送到电网的功率。对功率功能的提升可以在所有风速中都是可用的，对于非常低的风速，功率提升可能有一定的降低。
取决于并网标准，提升阶段的细节可以变化。在一些位置中，应该根据请求提供提升功率。在示例中，可以规定无论何时风电厂的生产高于额定功率的25％，则风电厂必须能够在给定的时间段内(例如，最多10秒)传递额定功率的5-10％的功率提升。并网标准还可以指定对于恢复期的要求。作为示例，在提升之后，可以指定涡轮机必须在2分钟后返回正常操作，并且在恢复阶段期间，由风力涡轮机产生的功率应该保持在可用功率的80％以内。
当风力涡轮机从部分-负荷风力条件变为满负荷条件时，现有技术中已知的许多提升功率方法都受到各种元素(例如复杂计算算法、瞬态行为)的影响，并且至少没有在恢复阶段期间受到困难的影响。
本发明提供了用于规避现有技术中的至少一些问题的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在一定时间段内增加风力涡轮机的功率生产的方法和系统。在本发明的另一目的中，关于功率增加的方法和系统进行操作而不计较风力涡轮机产生的功率的量。
在第一方面，本发明涉及一种用于控制风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括连接到发电机的转子，以及被配置为响应于发电机速度参考控制转子的速度的转速控制器，以及用于控制电功率生产的功率控制器，所述方法包括以下步骤：
-接收提升命令以请求提升事件，以便增加电功率生产，
-对所述转速控制器强加具有死区值极限的空段，
-其中，当速度误差在所述死区值极限内时，所述空段强加要发送到所述转速控制器的零信号，并且
-其中，当速度误差大于所述死区值极限时，所述空段强加要发送到所述转速控制器的误差信号，所述误差信号是所述速度误差和所述死区值极限的函数。
本方面的一个优点是在额定风速之下或在额定速度之上操作风力涡轮发电机对于本方法是无关紧要的，对于任何风力条件(湍流、剪切等)而言，对转速所需的降低是由物理学“自动”进行处理的。其它方法当在满负荷操作与部分负荷操作之间进行切换时需要切换或过渡，因为额外的提升功率将操作从满负荷移动到部分负荷。
根据本发明的一个实施例，死区值极限的函数是关于提升命令而设定的。
该实施例的优点是所述函数可以取决于对有功功率提升的实际需求，因此对于大的需求而言需要深的死区，尽管可以考虑实际的转子速度。
根据本发明的一个实施例，所述风力涡轮发电机包括被配置为调整转子的叶片的桨距角的变桨系统，并且所述方法还包括以下步骤：
-调整所述变桨系统的桨距角以控制所述转子的转速和/或所述电功率产。
根据本发明的一个实施例，接收所述提升命令的步骤包括：
-接收对增加功率生产的请求，
-基于实际发电机速度和至少一个其它参数来计算死区值极限，
-将所述对增加功率生产的请求传递到所述功率控制器。
根据本发明的一个实施例，包括以下步骤：
-通过增加所述转速，将所述风力涡轮机逐渐返回到正常操作模式。
根据本发明的一个实施例，在所述速度斜变回到跟随不具有所述空段的速度参考之前，在预定的时间段内保持死区值极限。
根据本发明的一个实施例，所述预定的时间段在2秒至15秒的范围内。
该实施例的优点是风力涡轮机的操作员可以预测风力涡轮机在提升事件之后何时返回正常操作。
根据本发明的一个实施例，所述速度以预定的斜变率斜变返回。
该实施例的优点是使所述速度返回到正常操作模式而没有转子的瞬态行为。因此避免了高负荷。
根据本发明的一个实施例，所述预定的斜变率在0.025RPM/s至0.2RPM/s的范围内。
根据本发明的一个实施例，将所述风力涡轮机返回到正常操作模式的步骤由提升停止命令信号触发。
该实施例的优点是如果需要，所述方法可以由命令信号进行功率提升事件。
在第二方面，本发明涉及一种用于风力涡轮机的控制系统，所述风力涡轮机被设置为接收来自外部控制器的提升命令以请求功率提升事件，所述风力涡轮机包括连接到发电机的转子，所述发电机被配置为根据功率参考和所述提升命令来生成电功率，所述控制系统包括：
-转速控制器，所述转速控制器被设置为基于速度误差控制所述发电机的速度，
-所述转速控制器内的空段块，所述空段块被设置为响应于所述提升命令对所述转速控制器强加具有死区值极限的空段，
-其中，当所述速度误差在所述死区值极限内时，所述空段被设置为向所述转速控制器发送零信号，并且
-其中，当所述速度误差大于所述死区值极限时，所述空段被设置为向所述转速控制器发送误差信号，其中所述误差信号是所述误差和所述死区值极限的函数。
根据本发明的一个实施例，风电厂包括电厂控制器和至少一个具有根据本发明的第二方面的控制系统的风力涡轮机，所述电厂控制器被设置为将功率设定点发送到所述至少一个风力涡轮机，其中，所述功率设定点包括增加的功率参考或提升命令。
在第三方面，本发明涉及一种能够加载到处理设备的内部存储器中的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于执行根据第一方面的方法的步骤的软件代码部分。
附图说明
图1示出了风力涡轮机，
图2示出了在其中控制系统处于部分和满负荷状态的风力涡轮机的控制系统，
图3示出了控制器的框图，
图4示出了根据本发明的方法在额定风速以下的模拟，以及
图5示出了根据本发明的方法在额定风速以上的模拟。
具体实施方式
现在将进一步详细地解释本发明。
图1示出了包括塔架101和转子102的风力涡轮机100(WTG)。转子包括三个转子叶片103，然而其数量可以变化，例如两个、四个或甚至更多个叶片。转子连接到机舱104，其安装在塔架101的顶部并且适于驱动位于机舱内的发电机。转子102通过风的作用是可旋转的。转子叶片103的风引起的旋转能量经由轴传递到发电机。因此，风力涡轮机100能够凭借转子叶片将风的动能转换成机械能，并且随后凭借发电机转化为电功率。除了发电机之外，风力涡轮机的电气布局可以包括功率转换器。功率转换器串联连接在发电机和电网之间，以便将可变频率发电机的AC功率转换成要注入公用电网的电网频率的AC功率。发电机经由功率转换器是可控制的，以产生与功率请求相对应的功率。
可以对叶片103进行变桨以便改变叶片的空气动力学属性，例如，以便使对风能的摄取最大化。通过变桨系统对叶片进行变桨，所述变桨系统包括用于根据桨距请求对叶片进行变桨的致动器。
风力涡轮机在正常操作时被设定为在任何给定的风速下从风中捕获尽可能多的功率，只要功率产生低于风力涡轮机的额定功率限制(即，部分负荷操作)，就会如此工作。当风速增加高于额定风速(通常设计为10-12m/s)时，风力涡轮机必须对叶片103进行变桨，从而使所捕获的能量在额定功率处稳定，即使风速远高于额定风速。
为了确保尽可能多的能量产出，在部分负荷期间，设定电功率设定点Preq，使得转子102的叶尖速度比λ维持在其最优值λopt。
诸如叶尖速度比和最优叶尖速度比的术语对于本领域技术人员来说是已知的。
如果风速没有高到足以能够从发电机生成标称或额定电功率，则可以选择部分负荷状态。在该状态下，控制桨距θ和发电机速度以优化风力涡轮机100的空气动力学效率。因此，桨距请求θreq可以被设定为使转子的空气动力学效率最大化的最优桨距参考θopt。可以通过跟踪期望的发电机速度ωref来对发电机速度ωr进行控制以提取尽可能多的功率。在部分负荷状态下，经由影响发电机扭矩的功率请求Preq来对发电机速度ωr进行控制。
因此，在部分负荷中，部分负荷控制器计算使发电机速度参考ωref与所测量的发电机速度ωm之间的差值最小化的功率请求Preq。
如果风速v高到足以能够生成额定电功率，则可以选择满负荷状态。因此，可以对发电机速度和发电机功率进行控制以实现期望的功率生产，例如，额定功率或降低的功率。功率请求Preq被设定为期望的功率生产。可以根据期望的功率生产确定发电机速度参考ωref，并且可能将其限制到最大额定速度。在满负荷状态下，经由桨距请求θreq控制发电机速度ωr。
因此，在满负荷下，满负荷控制器204计算使发电机速度参考ωref与所测量的发电机速度ωm之间的差值最小化的桨距请求θreq。
额定功率水平是将风力涡轮机设计为在额定风速或以上生成的功率水平。在一些情况下，可以对风力涡轮机进行操作以生成高于额定功率的最大功率，当该增加在短时间段内发生时，其被称为提升事件。
图2示出了风力涡轮机的通用满负荷和部分负荷控制器200的流程图的示例。
风力涡轮机的控制系统包括满/部分负荷控制器201。在满负荷状态下激活满负荷模式以确定变桨系统202的桨距请求θreq。在满负荷期间，根据发电机速度参考ωref与测量的发电机速度ωm之间的差值确定桨距请求。
风力涡轮机的控制系统还包括部分负荷状态，其在部分负荷状态下被激活以确定功率发电机的功率请求Preq。在部分负荷期间，根据发电机速度参考ωref与所测量的发电机速度ωm之间的差值确定功率请求。
在满负荷期间，基于外部功率参考Pext确定发电机请求Preq，并因此可以在满负荷控制期间不激活部分负荷控制器。例如，发电机请求Preq可以被设为等于外部功率参考Pext。外部功率参考Pext可以由电网运营商或其它来源(例如与多个风力涡轮机进行通信的电厂控制器(例如被配置为补偿电网频率变化的电厂控制器))提供。
当电网运营商不断请求大于部分负荷中的Preq的Pext时，将存在功率误差，因为在给定的风速下风力涡轮机被限于风中可用的能量。
将发电机请求Preq供应给功率发电机203。功率发电机可以包含发电机控制器，其接收发电机请求Preq并控制发电机产生所请求的功率Preq。因此，功率发电机可以被定义为包含发电机控制器、发电机、功率转换器/逆变器和其它单元并被配置为根据所请求的量来产生功率的功率发电机系统。
将桨距请求θreq供应给执行对叶片103的桨距调整的变桨系统202。变桨系统可以包含桨距控制器，其接收桨距请求θreq并控制桨距致动器以将桨距设定为所请求的桨距。
应该注意的是，发电机速度ωr和转子速度由将转子与发电机轴连接的齿轮的传动比进行关联。因此，发电机速度参考ωref可以被等效地设定为转子速度参考，并且可以等效地使用测量的转子速度来代替测量的发电机速度。
在实施例中，在转子102与电功率发电机203之间不存在齿轮箱，因此将不存在传动比以及转子102和发电机203的转速。
在此提及的转速和速度斜变(ramp)被转化为空气动力学转子侧。
还应该注意的是，功率发电机203可以等效地凭借扭矩请求而不是功率请求Preq来控制。因此，可以理解的是，功率请求Preq可以是功率发电机203的功率或扭矩设定点。
风力涡轮机可以在满负荷配置200中以降额模式(即，以功率请求Preq被设定为降低的功率参考的模式)进行操作。
降额模式也可以在部分负荷模式下实施，其中部分控制器设定针对给定风速关于最优功率进行降额的Preq。
降额模式还被称为降低功率模式或缩减功率模式。降低功率参考可以是低于风力涡轮机的额定功率的任何功率。在降额功率模式中，根据发电机速度参考ωref来控制桨距，其中所述发电机速度参考ωref可以被降额(即，被降低)，或者不取决于风力涡轮机的设计。可以通过预定的功率-速度关系来设定发电机速度参考ωref。
因此，降额功率模式是指操作风力涡轮机以产生降低的功率量的情况，即，控制风力涡轮机从而所产生的功率量低于可以利用可用风能而产生的功率的情况。
例如，风力涡轮机可以以降额模式进行操作，以便建立能够被快速释放的功率储备，例如，如果电网出现问题的话。因此，在需要时，风力涡轮机必须将功率非常快速地斜变返回到完全生产。
应该注意的是，配置200仅仅是示例，并且风力涡轮机可以以其它方式进行配置以实现对桨距和功率的控制以及实现降额功率生产。
如先前所述，对于电网运营商而言重要的是能够从风力涡轮机或多个风力涡轮机请求额外的功率，以便将功率注入到电网中，这可能发生在低频事件期间，其中额外的有功功率将有助于使电网频率回到更好的状态。
尽管降额可以被看作是一种解决方案，但是其还要求风力涡轮机在大部分的工作时间内以降额值进行操作，因此期望有另一种解决方案。
由于风力涡轮机具有带有大型叶片103的大型转子平面102，因此大量的动能作为转子惯性存储在转子102中，可以通过提取更多的功率来释放转动能量，然后这导致了转子102的转速的降低，并且将机械能转换成发电机中的电功率。因为在短时期内提升了功率，所以这种事件是提升功率事件。
通常，当风力涡轮机在部分负荷操作中运行时，执行提升功率事件是更加困难的，因为所产生的功率是根据实际风速的，即，转子以最优叶尖速度运行，以当前的风速收集任何可用的功率。
在满负荷操作时其稍微简单一些，因为风力提供了比由转子102捕获的更多的功率，即叶片的桨距角被设定成使叶片103进行变桨以避开最大风力。
在提升功率事件下，存在不同的方法来控制涡轮机。
所有功率提升方法的共同之处是在提升阶段根据请求在一定时间段内增加功率，因此转子的转速至少在部分负荷操作中下降。提升阶段之后是恢复阶段，在该阶段中使转速回到对于处在给定功率生产水平以及当前风速下的风力涡轮机而言是正常的速度设定。恢复阶段通常用去比提升阶段更长的时间，在恢复中，功率可能下降以便在转子102中建立动能。重要的是，在恢复期间的功率生产不会下降太多，否则这可能导致电网中另外的稳定性问题。
图3示出了本发明的实施例的元件，其中风力涡轮机以速度死区进行操作。与其它方法相比，这种方法具有若干优点。
在图3中示出了速度死区方法的框图。
电厂控制器向风力涡轮机300发送提升水平308。该提升水平被添加到部分负荷控制器(PLC)的输出，其然后变成转换器304的功率参考310。
提升命令可以从电厂控制器发送到风力涡轮机，但其也可以通过其它通信方式来发起。该命令可以是包括当前功率生产的功率设定点(即，P_present+DeltaP)，或者其可以是单独的DeltaP命令，或者作为另一个选项，其可以是指示风力涡轮机必须提供功率提升周期的二进制标志。
在实施例中，风力涡轮机100的控制系统被设置成当预定义的事件发生时，控制系统在内部发起提升命令。预定义的事件可以是在至电网的风力涡轮机连接端子处的低频测量。
在实施例中，提升水平308在额定功率的0％到10％之间，也可以强加更大的提升水平308，并且将被认为是在本申请的范围内。
在控制器误差进入速度控制器302之前，将动态死区部件320插入在所述控制器误差上。在正常操作中，死区为零。当提升正在进行时，超量发电逻辑303确定允许发电机速度下降的死区值313，但仍然保证安全操作并避免不必要的停机。选择死区值，使得发电机速度下降不低于最小速度，并且风力涡轮机的机械部件的机械负荷处于安全水平之内。
当发电机-速度误差311在零到死区值313之间时，将死区值313传送到从动态死区部件320发出“零”的死区部件。死区部件320可以立即强加所述区或者死区可以被缓慢扩展到死区值313。实际上，死区将空段(dead band)强加在速度误差上。
死区值极限可以是预定值，但通常其会是变量。
在实施例中，死区值极限是转子速度的函数，因此死区值极限313遵循作为包络函数的速度误差311。
在实施例中，死区值极限的函数是关于提升命令而设定的，其中提升周期的长度和提升功率的量被考虑在内。
在图3中，速度误差311被计算为转速测量结果312与发电机速度参考301之间的差值。
速度控制器302将根据死区部件520的输出来控制转换器304的功率参考。在提升阶段期间，提升水平308将DeltaP功率水平在求和块中添加到转换器。
在额定风速之下这种功率提升事件将使得转速下降。对于与额定功率加上提升功率相对应的更高的风速而言，由于风力中呈现了足够的功率，因此转速将不会下降。
通常情况下，当转速下降时，速度控制器302将降低功率输出以调整速度，因此提升功率将被有效地去除。为了避免这种情况，在转速测量结果(即，发电机速度)和转速参考301之间的误差311之后，将空段插入在速度控制器302内。如果需要，该空段随着正在下降的测量转速在每个采样向下扩展。在这种方式中，提升不受影响。
重要的是将转子的转速维持在安全区域内，如果速度降低到在提升事件结束时将不可能恢复风力涡轮机，并且可能发生停机的话。
为了在提升阶段期间防止特别是停机，一些界限被置于死区。如果超出界限(例如，400RPM的速度下降)，则将死区简单地保持在阈值，并且速度控制器302将开始操作。速度控制器302将降低功率以将转速维持在阈值，并且因此将避免由于低速而导致的停机。如果在提升期间风力下降，则这种情况很容易发生。
实际上，界限值是实际速度误差311。当超出界限时，动态死区块320向PLC 302发送非零值，动态死区块320的非零输出实际上是速度误差311减去死区值极限313。
当速度改变(下降)时，桨距控制器305调整桨距以获得转子的最优功率捕获。
当提升周期结束时，要么其从电厂控制器侧终止，要么使用最大时间或能量，必须再次去除死区。为了避免大的功率下降，速度控制器302的输入必须缓慢变化，以将转速保持在参考。
在实施例中，在速度以0.1RPM/s斜变返回之前，下死区点保持5秒。因此，例如，对于0.03RPM的下降，死区将在35秒后消除。
在实施例中，速度以0.025RPM/s的速率斜变返回到0.2RPM/s。优选地，大约0.05RPM/s。
斜变率可以取决于风力涡轮机，尤其是额定发电机速度，因为在此提及的值是发电机速度值，其取决于齿轮箱传动比。因此，在直接驱动的风力发电机上，应该施加的斜变率值要低得多。
具有死区的本方法相对于其它方法具有优点，其中在提升周期期间控制转速，所述优点在于无论风力条件如何功率总是相同的。另一方面，当在额定风速以下运行时(即，部分负载条件下)，在湍流情况下，不确定在提升期间可能采集风力时实际获取额外的功率，因此不执行速度降低。同样地，对于风力涡轮机的当前状态而言，风力可能在提升期间下降，并且提升功率水平变得太高。
本方法还具有简单且可靠的优点。特别是，因为没有必要查明是否需要速度斜降来提升功率；即，对于在风力中有足够的能量而言，不应该从转子中获取能量。因此，对于任何风力条件(湍流、剪切等)而言，对转速所需的降低是由物理学“自动”进行处理的。
本方法尽可能长地保持提升“有效(alive)”，因为只要速度误差在死区值极限313内，空段就将速度控制器设定为无效，所以这导致死区中的平滑控制。
实施例的优点是在提升事件期间，在部分负荷或满负荷条件下操作风力涡轮机对于模式而言是无关紧要的。当在满负荷操作与部分负荷操作之间进行切换时，其它方法需要切换或过渡。进行该切换的原因是在正常操作中部分负荷控制器在转速被调整的同时以固定的桨距操作转子102及其叶片104。在满负荷操作中，桨距控制器是有效的，以便将功率生产维持在额定功率水平。
确定死区值极限313的逻辑应该考虑到相关的预防措施。最简单的版本是确保速度不低于给定的阈值。然而，也可以强加其它限制，例如扭矩限制和温度限制。温度限制主要与功率转换器有关，因为转换器可能接近温度极限工作，并且额外的过载可能迫使功率转换器跳闸。
在提升事件之后，当转子速度必须再次增加时，存在许多方式来增加速度。一般来说，发电机速度斜变回归以返回到用于产生可能的最高功率量的操作状态。
在实施例中，在速度保持周期之后非常缓慢的速度斜变回到正常操作速度。
在实施例中，速度增加随着速度的导数(dRPM/dt)平稳地变化，直到已经达到足够的dRPM/dt(例如，5RPM/s发电机侧)，随后是斜变。
原则上，只要避免了瞬变，就可以施加转子速度的任何平滑过渡。
对于在此呈现的实施例，适用为如果转速超过了某个指定界限，则可以在提升期间终止提升阶段。
术语功率控制器应被理解为涵盖了功率控制器和扭矩控制器两者。功率是作为扭矩乘以转动给出的，在此我们具有转动测量或至少转动估计，因此直接导出功率值或扭矩值。
图4和5示出了五个不同的时间相关曲线以说明使用死区的方法的运行情况。每幅图从上到下示出了相同的信号，从实际风速开始，然后是功率参考，随后是发电机速度(传动比为110)，并且第四条曲线示出了图3的超量生产逻辑块303设定的死区值极限。最后的曲线示出了发送给速度控制器302的实际速度误差信号。
图4示出了以7m/s进行模拟的情况。在10秒内提升额定功率的10％，这是在部分负载区域中。功率参考在时间100秒处增加。根据跟随速度误差的死区值极限，发电机速度随着速度开始下降而显示出快速响应。
发电机速度误差在10秒的提升周期之后超出界限，这可以在底部曲线中看出，其中“发电机速度误差死区值”不同于零，可以看出的是，PI控制器维持了发电机速度。
“发电机速度误差”处于图3中的部分负荷控制器302的输入信号中。
图5示出了以16m/s进行的模拟，其高于额定风速，并且因此处于满负荷操作中。在10秒内提升额定功率的10％。
由于风力涡轮机满负荷操作，因此对于发电机转速仅存在轻微的影响。速度在时间100秒处开始少量下降直到105秒，其中风力涡轮机的桨距控制器捕获了速度下降，并且在时间110秒处速度返回到正常速度，如在提升事件之前一样。在时间110秒处的提升事件之后，当功率提升结束时，速度少量增加。
所呈现的附图示出了在实施时当请求了功率提升时该方法如何运行。
尽管本发明允许各种修改和替代形式，但是已经通过示例的方式公开了具体实施例。然而，应该理解的是，本发明并不旨在限于所公开的特定形式。相反，本发明将涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换物。可以扩展或改变本文给出的任何范围或设备值而不失去所寻求的效果，这对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
本发明的实施例可以凭借电子硬件、软件、固件或这些的任何组合来实施。软件实施的实施例或其特征可以被设置为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行。软件被理解为可以存储/分布在适当的计算机可读介质(例如与其它硬件一起供应或作为其它硬件的一部分的光学存储介质或固态介质)上的，但是还可以以其它形式(例如经由互联网或其它有线或无线电信系统)进行分布的计算机程序或计算机程序产品。因此，计算机可读介质可以是非暂时性介质。因此，计算机程序包括用于当计算机程序产品由计算机或分布式计算机系统运行/执行时，执行根据本发明实施例的步骤的软件代码部分。
尽管已经结合具体实施例描述了本发明，但是不应将其解释为以任何方式限于所给出的示例。根据所附的权利要求书来解释本发明的范围。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其它可能的元件或步骤。而且，提及诸如“一”或“某一”等的参考不应该被解释为排除了多个。权利要求中关于附图中所示元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，不同权利要求中提及的各个特征可以可能被有利地组合，并且在不同权利要求中对这些特征的提及不排除特征的组合是不可能的和有利的。

Claims (15)

1.一种用于控制风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括连接到发电机的转子，以及被配置为响应于发电机速度参考控制所述转子的速度的转速控制器，以及用于控制电功率生产的功率控制器，所述方法包括以下步骤：
-接收提升命令以请求功率提升事件，以便增加所述电功率生产，
-对所述转速控制器强加具有死区值极限的空段，
-其中，当速度误差在所述死区值极限内时，所述空段强加要发送到所述转速控制器的零信号，并且
-其中，当速度误差大于所述死区值极限时，所述空段强加要发送到所述转速控制器的误差信号，所述误差信号是所述速度误差和所述死区值极限的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述死区值极限是可变值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述死区值极限是所述转子的速度的函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述死区值极限的函数关于所述提升命令而设定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述风力涡轮机发电机包括被配置为调整所述转子的叶片的桨距角的变桨系统，并且所述方法还包括以下步骤：
-调整所述变桨系统的桨距角，以控制所述转子的转速和/或所述电功率生产。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接收所述提升命令的步骤包括：
-接收对增加功率生产的请求，
-基于实际发电机速度和至少一个其它参数计算死区值极限，
-将所述对增加功率生产的请求传递到所述功率控制器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
-通过增加所述转速，将所述风力涡轮机逐渐返回到正常操作模式。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述速度斜变回到跟随不具有所述空段的速度参考之前，在预定的时间段内保持死区值极限。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述预定的时间段在2秒至15秒的范围内。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述速度以预定的斜变率斜变返回。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定的斜变率在0.025RPM/s至0.2RPM/s的范围内。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述风力涡轮机返回到正常操作模式的步骤由提升停止命令信号触发。
13.一种用于风力涡轮机的控制系统，所述风力涡轮机被设置为接收提升命令以请求功率提升事件，所述风力涡轮机包括连接到发电机的转子，所述发电机被配置为根据功率参考和所述提升命令来生成电功率，所述控制系统包括：
-转速控制器，所述转速控制器被设置为基于速度误差控制所述发电机的速度，
-所述转速控制器内的空段块，所述空段块被设置为响应于所述提升命令对所述转速控制器强加具有死区值极限的空段，
-其中，当所述速度误差在死区值极限内时，所述空段被设置为向所述转速控制器发送零信号，并且
-其中，当所述速度误差大于所述死区值极限时，所述空段被设置为向所述转速控制器发送误差信号，其中所述误差信号是所述误差和所述死区值极限的函数。
14.一种包括电厂控制器以及至少一个具有根据权利要求13所述的控制系统的风力涡轮机的风电厂，所述电厂控制器被设置为向所述至少一个风力涡轮机发送功率设定点，其中，所述功率设定点包括增加的功率参考或提升命令。
15.一种能够加载到处理设备的内部存储器中的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于执行根据权利要求1至12所述的方法的步骤的软件代码部分。
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