CN108626070B - 风力发电机组的制动控制方法和系统 - Google Patents

风力发电机组的制动控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供了一种风力发电机组的制动控制方法和系统。所述制动控制方法包括：根据电网发生故障的信息，对风力发电机组进行制动降载控制，其中，制动降载控制包括控制风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，并控制风力发电机组的变流器执行预设的最大扭矩给定。采用本发明实施例的技术方案，可以有效降低风力发电机组的停机载荷，使风力发电机组能够安全停机，避免对风力发电机的机械性能产生影响，从而保证风力发电机的机械寿命，以及保证风力发电机组的长期安全运行。

Description

风力发电机组的制动控制方法和系统
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机组的制动控制方法和系统。
背景技术
目前，在风力发电机组出现标准曲线之外的电网故障时，电机侧与电网侧主断路器均断开，由变桨系统独立完成风机刹车停机。但是，随着风力发电行业的迅速发展，风力发电机组的单机容量日益增大，如果仍采用这种紧急停机的方式，在阵风情况下，容易造成过大的塔底弯矩的极限载荷，产生较大的停机载荷，降低风力发电机的机械寿命，对风力发电机组的长期安全运行产生隐患。
发明内容
本发明的实施例提供一种风力发电机组的制动控制方法和系统，以解决现有技术中在发生电网故障时采用紧急停机的方式造成的影响风力发电机的机械寿命的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种制动控制方法，包括：根据电网发生故障的信息，对所述风力发电机组进行制动降载控制，其中，所述制动降载控制包括控制所述风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，并控制所述风力发电机组的变流器执行预设的最大扭矩给定。
可选地，在所述对所述风力发电机组进行制动降载控制之后，所述方法还包括：若电网故障的持续时长未超过第一预设时长，则控制所述变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，并控制所述变流器执行的扭矩给定从所述预设的最大扭矩给定逐渐恢复至预设的正常运行时的扭矩给定；或者/并且，若电网故障的持续时长超过第一预设时长，则控制所述风力发电机组按照预设的缓停模式停机。
可选地，在所述对所述风力发电机组进行制动降载控制之前，所述方法还包括：根据所述风力发电机组的制动单元回路在所述第一预设时长内能够泄放的最大功率确定所述最大扭矩给定。
可选地，在所述对所述风力发电机组进行制动降载控制之后，所述方法还包括：在对所述风力发电机组进行制动降载控制之后的第二预设时长内，如果再次确定电网出现故障，则控制所述风力发电机组按照预设的急停模式停机，所述第二预设时长为制动单元回路从本次制动时段内的最高运行温度降低至安全温度所需的时长。
可选地，在所述对所述风力发电机组进行制动降载控制之前，所述方法还包括：通过所述变流器、主控系统或电网故障监测设备获取所述电网发生故障的信息。
可选地，通过所述变流器获取所述电网发生故障的信息，包括：所述变流器在确定电网电压在预设的正常工作范围内且机侧功率与网侧功率的功率差值大于预设功率值时，确定电网发生故障。
可选地，还包括：通过所述变流器采集电网状态参数；在延迟第三预设时长后，再执行所述变流器确定电网电压在预设的正常工作范围内且机侧功率与网侧功率的功率差值是否大于预设功率值的步骤；其中，所述第三预设时长与第一预设时长之和小于所述风力发电机组的制动单元回路所允许的最大泄放时长。
根据本发明的另一方面，本发明的实施例还提供一种风力发电机组的制动控制系统，包括：控制设备，用于根据电网发生故障的信息，对所述风力发电机组进行制动降载控制，其中，所述制动降载控制包括控制所述风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，并控制所述风力发电机组的变流器执行预设的最大扭矩给定。
可选地，所述控制设备还用于：若电网故障的持续时长未超过第一预设时长，则控制所述变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，并控制所述变流器执行的扭矩给定从所述预设的最大扭矩给定逐渐恢复至预设的正常运行时的扭矩给定；并且/或者，若电网故障的持续时长超过第一预设时长，则控制所述风力发电机组按照预设的缓停模式停机。
可选地，所述控制设备还包括：计算模块，用于根据所述风力发电机组的制动单元回路在所述第一预设时长内能够泄放的最大功率确定所述最大扭矩给定。
可选地，所述控制设备包括获取模块，用于获取所述电网发生故障的信息；或者，所述系统还包括变流器，所述控制设备通过所述变流器获取所述电网发生故障的信息，或者，所述系统还包括电网故障监测设备，所述控制设备通过所述电网故障监测设备获取所述电网发生故障的信息。
可选地，所述控制设备集成在所述风力发电机组的主控系统中。
本发明实施例的风力发电机组的制动控制方案，根据电网发生故障的信息，在电网发生故障时对风力发电机组进行制动降载控制，控制变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行快速顺桨，并控制变流器执行最大扭矩给定，从而降低风力发电机组的停机载荷，使风机能够安全停机。相对于现有技术中在发生电网故障时紧急停机的方法，本发明实施例的制动将在控制方案，能够有效降低风力发电机组的停机载荷，避免对风力发电机的机械性能产生影响，从而保证风力发电机的机械寿命，以及保证风力发电机组的长期安全运行。
附图说明
图1为本发明的实施例一的风力发电机组的制动控制方法的流程图；
图2为本发明的实施例二的风力发电机组的制动控制方法的流程图；
图3为本发明的实施例三的风力发电机组的制动控制方法的流程图；
图4为本发明的实施例四的风力发电机组的制动控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)对本发明实施例的风力发电机组的制动控制方法和系统进行详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
图1为本发明的实施例一风力发电机组的制动控制方法的流程图。该制动控制方法可用于在电网发生故障时对风力发电机组进行制动降载控制，以达到降低风力发电机组的停机载荷的目的，使风机能够安全停机，从而解决现有技术中在发生电网故障时采用紧急停机的方式造成的影响风力发电机的机械寿命的问题。
本实施例中，以风力发电机组的主控系统来执行该制动控制方法为例进行说明，但本领域技术人员应当明了，在实际应用中，任意具有相应的数据采集和处理功能的其他设备，均可以参考本实施例执行本发明的风力发电机组的制动控制方法。例如，可以采用独立于风力发电机组的主控系统和变流器的控制器，来执行该制动控制方法。
如图1所示，本实施例的风力发电机组的制动控制方法包括：
S110，根据电网发生故障的信息，对风力发电机组进行制动降载控制，其中，制动降载控制包括控制风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，并控制风力发电机组的变流器执行预设的最大扭矩给定。
其中，电网发生故障是指电网发生持续时间超过标准曲线(包括低电压穿越标准曲线以及高电压标准曲线等)所要求的安全时长之外的电网故障。
根据本实施例的制动控制方法，在风力发电机组的运行过程中，采用风力发电机组的变流器，和风力发电机组中的传感器、电器元器件等监测设备，以及电网侧的检测设备中的一种或多种对电网进行实时监测，以确定电网是否发生故障。例如，可以通过获取各类监测设备发送的监测结果来确定电网是否发生故障；也可以通过获取各类监测设备发送的监测数据，并根据对监测数据的处理结果来确定电网是否发生故障。
在确定电网发生故障时，根据电网发生故障的信息，对风力发电机组进行制动降载控制。具体地，制动降载控制包括顺桨控制和扭矩控制。
顺桨控制包括控制风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，可以通过主控系统向变桨系统发送携带最大顺桨速度的指令来控制变桨系统进行快速顺桨，并优选为控制变桨系统向90度方向顺桨。其中，最大顺桨速度及顺桨最高限制可以根据风力发电机组的机型等属性信息在对应的初始化文件中设置。
扭矩控制包括控制风力发电机组的变流器执行最大扭矩给定，通过执行停机扭矩来降低风力发电机组的停机载荷，具体可以由主控系统向变流器发送携带最大扭矩给定的指令来控制变流器执行预设的最大扭矩给定。本实施例中，在对风力发电机组进行制动降载控制的过程中，变流器保持机侧断路器闭合，机侧维持调制运行，以执行接收的指令中携带的最大扭矩给定。
对风力发电机组进行制动降载控制的过程相当于风力发电机组进行降载停机的过程，在此过程中，制动单元回路进行能量泄放。为了防止制动单元回路受到损坏，本方案通过控制变流器最大扭矩给定，使得变流器机侧输入的功率在制动降载过程中不会超过制动单元所允许的最大持续泄放功率，从而保证制动单元回路按照正常工作模式来泄放能量。其中，预设的最大扭矩给定根据风力发电机组的制动单元回路进行能量泄放的正常工作模式来确定。
在实际的应用场景中，可以通过在风力发电机组的主控系统中设置制动降载模式(Resistance-Safe，R-safe，或者，制动电阻安全降载)，在监测到电网发生故障时，触发制动降载模式并对风力发电机组进行上述制动降载控制。
根据本发明实施例的风力发电机组的制动控制方法，根据电网发生故障的信息，在电网发生故障时对风力发电机组进行制动降载控制，控制变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行快速顺桨，并控制变流器执行预设的最大扭矩给定来执行停机扭矩，从而有效降低了风力发电机组的停机载荷，避免对风力发电机的机械性能产生影响，并保证风力发电机的机械寿命，进而保证了风力发电机组的长期安全运行，解决了现有技术中在发生电网故障时采用紧急停机的方式造成的影响风力发电机的机械寿命的问题。
此外，本发明的实施例的制动控制方法，可以通过对风力发电机组的控制系统中程序进行优化来实现，无需增加任何硬件设备，成本较低，提高了方案的可行性。同时，还可以配合风力发电机组的塔架和基础的设计，来优化风力发电机组的整体机械结构。
而且，在电网发生电网故障时对风力发电机组进行制动降载控制，实现了对风力发电机组的停机载荷的有效控制，可以提高风力发电机组的风资源适应性。
实施例二
图2为本发明的实施例二的风力发电机组的制动控制方法的流程图。
本实施例的制动控制方法可视为上述实施例一的制动控制方法的一种可选的具体实施方式。本实施例的制动控制方法的执行主体可以为风力发电机组的主控系统，但本领域技术人员应当明了，在实际应用中，任意具有相应的数据采集和处理功能的其他设备，均可以参考本实施例执行本发明的风力发电机组的制动控制方法。例如，本实施例的制动控制方法的执行主体还可以为，外加的且独立于风力发电机组的主控系统和变流器的控制器，或者集成在主控系统中的控制设备。
如图2所示，本实施例的风力发电机组的制动控制方法包括：
S210，获取电网发生故障的信息。
在一种可行的实施例方式中，获取来自风力发电机组变流器侧的电网发生故障的信息。具体地，通过风力发电机组的变流器进行电网故障检测，并发送检测到的电网发生故障的信息。在变流器检测到电网发生故障时，发送检测到的电网发生故障的信息。接收变流器发送的电网发生故障的信息，即可完成该步骤。
在变流器进行电网故障检测的过程中，变流器采集电网状态参数，并对采集到的电网状态参数进行处理，以判断出电网是否发生故障。
优选地，变流器进行的电网故障检测至少包括电网掉电故障的检测。变流器进行电网掉电故障的检测方法包括：在确定电网电压在预设的正常工作范围内时，将机侧功率减去网测功率得到的差值作为制动单元回路消耗的功率，并通过变流器获取风力发电机组的机侧功率和网测功率的数据，根据机侧功率与网测功率的差值是否大于预设功率值，确定电网是否出现掉电故障。如果电网电压在正常范围内，该差值(制动单元消耗的功率)大于预设功率值，则可以判断为电网侧出现短路，触发电网掉电故障。
可选地，变流器进行的电网故障检测还可以包括电网电压高、电网电压低、电网频率高、电网频率低、电网电压不平衡、三相电流不平衡、电流过载、低电压穿越、高电压穿越等故障检测。
优选地，在变流器采集电网状态参数，并延迟第三预设时长后，根据采集到的电网状态参数确定电网是否发生故障
在变流器对电网故障的检测过程中增加检测延迟机制，便于将电网故障与变流器故障等其他类型的非电网故障进行区别，并避免检测过程中电网中的瞬时波动造成电网故障误报，从而可以有效地增加电网故障的准确定位。
在另一种可行的实施方式中，获取来自主控系统的电网发生故障的信息。例如，通过主控系统根据风力发电机组中的相关传感器或电器元器件检测的电网状态参数，来确定电网是否发生故障。在主控系统确定电网发生故障时，生成电网发生故障的信息。获取主控系统生成的电网发生故障的信息，即可完成该步骤。而且，该实施方式中也可以增加上述检测延迟机制。
在又一种可行的实施方式中，获取来自电网端的电网发生故障的信息。例如，在电网端增加电网监测设备，可以通过电网监测设备来进行电网故障监测，在电网监测设备监测到电网发生故障时，从电网监测设备获取电网发生故障的信息。而且，该实施方式中也可以增加上述检测延迟机制。
在实际的应用场景中，可以采取上述三种实施方式中的至少一种来进行电网故障的实时检测。其中所述的电网故障的信息，可以通过设置电网故障标志位(例如，1和0)来实现。例如，在检测到电网发生故障时，将电网故障标志位置为1，并将1作为电网发生故障的信息发送给主控系统。在电网故障消除时，将电网故障标志位置为0。若主控系统接收到电网故障标志位0，则可以确定电网故障消除。
优选地，采用上述变流器来检测电网故障的方式来检测电网是否发生故障，并发送电网故障标志位。
S220，根据电网发生故障的信息，对风力发电机组进行制动降载控制。
例如，在风力发电机组的运行过程中，若接收到上述电网故障标志位1，则确定电网发生故障，进而相应地对风力发电机组进行制动降载控制。其中，制动降载控制包括顺桨控制，控制风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行快速顺桨；扭矩控制，控制风力发电机组的变流器执行预设的最大扭矩给定。
在执行该步骤之前，根据风力发电机组的制动单元回路在第一预设时长内能够泄放的最大功率(该最大功率根据制动单元回路的温度-电阻曲线可以确定)，确定向变流器下发的最大扭矩给定。其中，第一预设时长为使风力发电机组的停机载荷减小至不会影响风力发电机组的整体机械结构所需要进行的制动降载的持续时长。第一预设时长可以根据经验值以及采用仿真计算的方式来确定。例如，第一预设时长可以为3s。
而且，在对风力发电机组进行制动降载控制的同时，还可以通过外加功率泄放设备来实现制动降载控制期间的功率泄放，进一步降低风力发电机组的停机载荷。
此外，本实施例中，在变流器检测到电网发生故障时，不采用变流器急停的故障模式，也即，不进行机侧闭锁脉冲和机侧断路器的跳开动作，保持机侧断路器闭合，机侧维持调制运行。在变流器检测到其他故障(例如，变流器急停故障和变流器警告故障等)，仍可以采用原有的故障机制。
S230，判断电网故障的持续时长是否超过第一预设时长。
在风力发电机组进行制动降载控制的过程中，主控系统、变流器或者外加电网监测设备持续实时检测电网状态，并发送电网故障标志位。在接收到上述电网故障标志位1之后，若在第一预设时长内接收到的电网故障标志位由1置为0，则确定电网故障在第一预设时长内消除，此时，执行步骤S240，控制变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，并控制变流器执行的扭矩给定从预设的最大扭矩给定逐渐恢复至预设的正常运行时的扭矩给定。若在第一预设时长内接收到的电网故障标志位一直为1，则确定电网故障的持续时长超过第一预设时长，此时，执行步骤S250，控制风力发电机组按照缓停模式停机。
在这里说明，上述本第一预设时长与第三预设时长之和小于风力发电机组的制动单元回路所允许的最大泄放时长。由于在故障检测延迟的第三预设时长内以及确定电网发生故障后的第一预设时长内，制动单元均需要泄放能量，因此，本实施例中，对故障检测机制进行优化，使得第三预设时长与第一预设时长之和小于风力发电机组的制动单元回路所允许的最大泄放时长，以确保在不误报电网故障的前提下，尽量缩短电网故障延迟的第三预设时长，以减小制动单元的泄放压力。
步骤S240，控制变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，并控制变流器执行的扭矩给定从预设的最大扭矩给定逐渐恢复至预设的正常运行时的扭矩给定。
若电网故障在第一预设时长内消除，则控制变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，实现风力发电机组的变桨回位；以及通过改变向变流器发送的扭矩给定，控制变流器所执行的扭矩给定从预设的最大扭矩给定逐渐恢复，以使变流器逐步恢复至执行正常运行时的扭矩给定。执行该步骤，可以使风力发电机组可以在电网故障消除后自动恢复运行，降低风力发电机组的故障停机时间，从而提高发电量。其中，预设的变桨速度、预设的变桨位置以及预设的正常运行时的扭矩给定，可以根据风力发电机组的当前环境数据(包括风速、风向等)确定。
步骤S250，控制风力发电机组按照缓停模式停机。
由于风力发电机组在电网发生故障后的第一预设时长内执行上述执行降载，使得风力发电机组的停机载荷得到有效降低，因此，若电网发生故障的持续时长超过第一预设时长，则控制风力发电机组按照缓停模式正常停机，可以避免影响风力发电机组整体结构的机械性能，保证风力发电机组的安全停机。其中，缓停模式可以为风力发电机组在正常运行时的停机模式。
上述为本实施例的制动控制方法，在将该方法用于对风力发电机组进行控制的实际应用场景中，可以循环执行该方法，以保证风力发电机组在电网故障期间的安全停机，并使得风力发电机组在电网故障消除后能够自动地正常运行。
值得说明的是，在循环执行该方法的过程中，在对风力发电机组进行制动降载控制之后的第二预设时长内，如果再次确定电网出现故障，则控制风力发电机组按照急停模式停机。其中，第二预设时长为制动单元回路从本次制动时段内的最高运行温度降低至安全温度所需的时长。
由于风力发电机组的制动单元回路会在对风力发电机组进行制动降载控制期间进行功率消耗，如果在短时间内连续对风力发电机组进行制动降载控制，将会使制动单元回路在未经过充分散热的情况下继续启动，造成制动单元回路元器件的损坏。因此，为了避免对制动单元回路元器件造成损坏，在对风力发电机组进行制动降载控制后的第二预设时长内，如果再次确定电网出现故障，则控制风力发电机组按照紧急停机模式甩负荷停机，以减小制动单元回路的运行压力。
优选地，在实际的应用场景中，在风力发电机组的控制系统中设置制动降载模式，在检测到电网发生故障时，控制风力发电机组进入制动降载模式来对风力发电机组进行上述制动降载控制。而且，还可以增加手动控制按钮，以手动控制制动降载模式的开启或者关闭。此外，制动降载模式是风力发电机组的特殊运行状态，在风力发电机组进入制动降载模式时，可以在风力发电机组的就地监控以及中央监控的主页面中显示风力发电机组处于制动降载模式中。以及，还可以记录风力发电机组进入制动降载模式的次数以及运行时间，并根据统计结果来优化对风力发电机组进行制动降载的控制策略。
本实施例的风力发电机组的制动控制方法，在上述实施例一的制动控制方法的基础上，进一步增加了电网是否故障的检测方式，可以保证电网故障的精确定位，从而可以在电网发生故障时及时对风力发电机组进行制动降载控制；以及，进一步增加了在电网发生故障后对风力发电机组进行制动降载、正常停机和紧急停机的控制方法，有效地保证了风力发电机组的长期安全运行；以及，进一步增加了风力发电机组在电网故障消除后自动恢复正常运行的控制方法，可以保证风力发电机组的发电量。
实施例三
图3为本发明的实施例三的风力发电机组的制动控制方法的流程图。
本实施例的风力发电机组的制动控制方法包括变流器侧和主控系统侧的控制方法。
本实施例的变流器侧的控制方法包括：
S310，检测电网是否发生故障。
一种可行的实施方式中，变流器周期性地检测电网状态参数，并通过判断电网状态参数是否超过预设的安全阈值，来确定电网是否发生故障。其中，电网故障包括电网电压高、电网电压低、电网频率高、电网频率低、电网电压不平衡、三相电流不平衡、过流保护、电流过载、低越超时、高越超时中的一个或多个。例如，若检测到电网电压不平衡度超过电网电压不平衡度安全阈值，则判断电网发生故障。
若未检测到电网发生故障，则继续执行该步骤，持续检测电网是否发生故障。
若检测到电网发生故障，则执行步骤S311。
S311，电网故障标志位置1。
若变流器未检测到电网发生故障，则将电网故障标志位置为0；若变流器检测到电网发生故障，则将电网故障标志位置为1，并执行步骤S312。其中，在电网故障标志位为1时，若变流器检测到电网故障消除，则将电网故障标志位置为0。
而且，变流器将电网故障标志位(0或1)发送至主控系统，以使主控系统确定电网是否发生故障。
S312，变流器机侧网侧位置运行状态，并执行下发扭矩。
本实施例中，变流器在检测到电网发生故障时，不采用变流器急停的故障模式，维持机侧和网侧的运行状态。具体地，不进行机侧闭锁脉冲和机侧断路器的跳开动作，并保持机侧断路器闭合；以及，机侧维持调制运行，以执行主控系统下发的扭矩给定，使主控系统可以通过控制变流器执行的扭矩，来降低风力发电机组的停机载荷。
本实施例的主控系统侧的控制方法包括：
S320，判断风力发电机组的R-Ssfe功能是否开启。
其中，R-Ssfe功能是指在风力发电机组的主控系统中设置制动降载(Resistance-Safe，R-safe，或者，制动电阻安全降载)模式，用于在检测到电网发生故障时，进入R-safe模式，对风力发电机组执行制动降载控制。
在风力发电机组的正常运行状态下，检测风力发电机组的R-Ssfe功能是否开启。若R-Ssfe功能未开启，则返回风力发单机组的正常运行状态，并重新检测R-Ssfe功能是否开启。在经过工作人员的调制之后，若检测到风力发电机组的R-Ssfe功能开启，则执行步骤S321。
S321，检测电网故障标志位置1，或者检测电网发生故障。
其中，主控系统接收变流器发送的电网故障标志位，若接收的电网故障标志位置1，则确定电网发生故障；若接收的电网故障标志位置0，则确定电网未发生故障，或者电网故障消除。以及，主控系统通过获取风力发电机组或电网的运行参数来检测电网是否发生故障。
在主控系统接收的电网故障标志位置1，或者检测到电网发生故障时，执行步骤S322。而且，主控系统持续执行该步骤，以持续检测电网故障是否消除，并执行步骤S324。
S322，进入R-Safe模式。
主控系统确定电网发生故障时，控制风力发电机组进入R-Safe模式。
S323，限值扭矩到最大允许扭矩，并以最短时间执行顺桨，以及维持变流器控制指令下发。
在R-Safe模式下，主控系统对风力发电机组进行制动降载控制，包括控制变流器执行预设的最大扭矩给定，以限制扭矩到最大允许扭矩；以及，控制变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，以实现最短时间执行顺桨；并且，维持变流器控制指令下发，以使变流器执行主控系统下发的最大扭矩给定。
S324，判断R-Safe模式持续时间是否超过3s。
在R-Safe模式下，主控系统持续检测电网故障是否消除，并在电网故障消除时结束R-Safe模式。若R-Safe模式的持续时间超过3s，则执行步骤S325。若R-Safe模式的持续时间未超过3s，则执行步骤S326。其中，R-Safe模式的持续时间为3s时，可以使风力发电机组的停机载荷减小安全范围。
S325，缓停模式停机。
在R-Safe模式的持续时间超过3s时，风力发电机组的停机载荷降低至安全范围，不会影响风力发电机组整体结构的机械性能。此时，可以采用预设的缓停模式停机。其中，缓停模式可以为风力发电机组正常运行时的正常停机模式。
S326，扭矩爬坡恢复以及变桨回归。
在R-Safe模式的持续时间未超过3s时，控制变流器所执行的扭矩给定从预设的最大扭矩给定逐渐恢复，以实现扭矩爬坡恢复至正常运行时的扭矩给定；以及控制变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，以实现变桨回归。
经过扭矩恢复和变桨回归的控制，可以使风力发电机组在电网故障消除后恢复至正常运行状态，避免短时间的电网故障造成风力发电机组的长时间停机，从而降低风力发电机组的故障停机时间，提高风力发电机组的发电量。
本实施例的风力发电机组的制动控制方法，通过变流器来检测电网是否发生故障，向主控系统发生电网发生故障的信息，并在电网发生故障时，维持机侧网侧运行状态；以及，通过在主控系统中设置R-Safe模式，在电网发生故障时对风力发电机组执行制动降载控制；并根据R-Safe模式的持续时间来确定采用缓停模式停机，使风力发电机组安全停机；或者执行扭矩爬坡和变桨回归来控制风力发电机组恢复至正常运行状态，保证风力发电机组的发电量；本实施例的采用变流器侧和主控系统侧相配合的控制方法，可以有效保证风力发电机组的长期安全运行。
实施例四
图4为本发明的实施例四的风力发电机组的制动控制系统的结构框图。
如图4所示，该制动控制系统包括控制设备410，控制设备410包括控制模块411，用于根据电网发生故障的信息，对风力发电机组进行制动降载控制，其中，制动降载控制包括控制风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，并控制风力发电机组的变流器执行最大扭矩给定。
可选地，控制模块411还用于：若电网故障的持续时长未超过第一预设时长，则控制变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，并控制变流器执行的扭矩给定从预设的最大扭矩给定逐渐恢复至预设的正常运行时的扭矩给定；并且/或者，若电网故障的持续时长超过第一预设时长，则控制风力发电机组按照预设的缓停模式停机。
可选地，控制设备410还包括：计算模块412，用于根据风力发电机组的制动单元回路在第一预设时长内能够泄放的最大功率确定最大扭矩给定。
可选地，控制设备410还包括：获取模块413，用于获取电网发生故障的信息；或者，该控制系统还包括变流器420，控制设备410通过变流器420获取电网发生故障的信息；或者，该控制系统还包括电网故障检测设备430，控制设备410通过电网故障检测设备430获取电网发生故障的信息。
可选地，控制设备410集成在风力发电机组的主控系统中。
根据本发明实施例的风力发电机组的制动控制系统，通过变流器、主控系统或者外加的电网监测设备来检测电网是否发生故障，并在获取到电网发生故障的信息时对风力发电机组进行制动降载控制，控制变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行快速顺桨，并控制变流器执行预设的最大扭矩给定来执行停机扭矩，从而有效降低了风力发电机组的停机载荷，避免对风力发电机的机械性能产生影响，并保证风力发电机的机械寿命；而且，该制动控制控制系统还在电网发生故障后，根据电网故障持续时间的长短确定自动恢复正常运行或者按照缓停模式停机，保证了风力发电机组的发电量，以及保证了风力发电机组的长期安全运行；该制动控制系统有效地解决了现有技术中在发生电网故障时采用紧急停机的方式造成的影响风力发电机的机械寿命的问题。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明的目的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种风力发电机组的制动控制方法，其特征在于，包括：
在确定电网电压在预设的正常工作范围内且机侧功率与网侧功率的功率差值大于预设功率值时，确定电网发生故障；
根据电网发生故障的信息，对所述风力发电机组进行制动降载控制，其中，所述制动降载控制包括控制所述风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，并控制所述风力发电机组的变流器执行预设的最大扭矩给定，
其中，在所述对所述风力发电机组进行制动降载控制之后，所述方法还包括：
若电网故障的持续时长未超过第一预设时长，则控制所述变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，并控制所述变流器执行的扭矩给定从所述预设的最大扭矩给定逐渐恢复至预设的正常运行时的扭矩给定；或者/并且，
若电网故障的持续时长超过第一预设时长，则控制所述风力发电机组按照预设的缓停模式停机，
其中，在所述对所述风力发电机组进行制动降载控制之前，所述方法还包括：
根据所述风力发电机组的制动单元回路在第一预设时长内能够泄放的最大功率确定所述最大扭矩给定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述风力发电机组进行制动降载控制之后，所述方法还包括：
在对所述风力发电机组进行制动降载控制之后的第二预设时长内，如果再次确定电网出现故障，则控制所述风力发电机组按照预设的急停模式停机，所述第二预设时长为制动单元回路从本次制动时段内的最高运行温度降低至安全温度所需的时长。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
通过所述变流器采集电网状态参数；
在延迟第三预设时长后，再执行所述变流器确定电网电压在预设的正常工作范围内且机侧功率与网侧功率的功率差值是否大于预设功率值的步骤；
其中，所述第三预设时长与第一预设时长之和小于所述风力发电机组的制动单元回路所允许的最大泄放时长。
4.一种风力发电机组的制动控制系统，其特征在于，包括：
控制设备，用于在确定电网电压在预设的正常工作范围内且机侧功率与网侧功率的功率差值大于预设功率值时，根据电网发生故障的信息，对所述风力发电机组进行制动降载控制，其中，所述制动降载控制包括控制所述风力发电机组的变桨系统按照预设的最大顺桨速度执行顺桨，并控制所述风力发电机组的变流器执行预设的最大扭矩给定，
计算模块，用于根据所述风力发电机组的制动单元回路在第一预设时长内能够泄放的最大功率确定所述最大扭矩给定，
其中，所述控制设备还用于：若电网故障的持续时长未超过第一预设时长，则控制所述变桨系统按照预设的变桨速度向预设变桨位置进行变桨，并控制所述变流器执行的扭矩给定从所述预设的最大扭矩给定逐渐恢复至预设的正常运行时的扭矩给定；并且/或者，若电网故障的持续时长超过第一预设时长，则控制所述风力发电机组按照预设的缓停模式停机。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制设备包括获取模块，用于获取所述电网发生故障的信息；或者，
所述系统还包括变流器，所述控制设备通过所述变流器获取所述电网发生故障的信息，或者，所述系统还包括电网故障监测设备，所述控制设备通过所述电网故障监测设备获取所述电网发生故障的信息。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制设备集成在所述风力发电机组的主控系统中。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109707563B (zh) * 2018-12-26 2021-06-11 北京金风科创风电设备有限公司 变桨驱动器重启控制方法、装置及风力发电机组
CN110821758B (zh) * 2019-11-13 2020-12-01 固安华电天仁控制设备有限公司 一种风电机组变桨电机制动扭矩在线检测装置及方法
CN110925137A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 北京三力新能科技有限公司 一种大型风电机组出现叶片卡死故障的停机顺桨方法
CN111396250B (zh) * 2020-03-31 2022-07-08 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组的功率控制系统、方法及装置
US11480153B2 (en) 2020-05-21 2022-10-25 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine to protect the wind turbine from anomalous operations
CN112104274B (zh) * 2020-08-17 2022-01-14 山东大学 一种基于转速控制的风机保护控制方法及系统
CN112510979B (zh) * 2020-11-25 2022-11-01 上海电气风电集团股份有限公司 变流器容错控制方法、系统及风力发电机组
CN112761874B (zh) * 2021-02-04 2022-09-16 湘电风能有限公司 安全停机方法、系统和风力发电机
CN116265734B (zh) * 2022-10-31 2023-12-01 北京金风科创风电设备有限公司 变流器制动控制方法、控制器及风力发电机组
CN116292131B (zh) * 2022-11-29 2023-10-20 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的控制方法、控制器和风力发电机组

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1270659A (zh) * 1997-08-08 2000-10-18 佐德能源系统公司 可变速风轮机发电机
CN101871422A (zh) * 2009-04-22 2010-10-27 湘潭大学 风电机组低压穿越协调控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7944067B2 (en) * 2008-04-01 2011-05-17 General Electric Company System and method for reducing rotor loads in a wind turbine upon detection of blade-pitch failure and loss of counter-torque
CN102155356B (zh) * 2011-03-22 2013-03-06 国电联合动力技术有限公司 一种基于电磁耦合器调速前端的风电机组运行控制方法
CN103883468B (zh) * 2014-03-13 2016-03-30 成都阜特科技股份有限公司 一种风力发电机组在低风时的控制方法
CN105222742A (zh) * 2014-05-26 2016-01-06 通用电气公司 浆距故障检测系统和方法
CN104832371B (zh) * 2015-05-28 2017-10-24 大唐山东烟台电力开发有限公司 一种风力发电机组控制方法和系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1270659A (zh) * 1997-08-08 2000-10-18 佐德能源系统公司 可变速风轮机发电机
CN101871422A (zh) * 2009-04-22 2010-10-27 湘潭大学 风电机组低压穿越协调控制方法

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