CN108843490B - 一种叶片桨距角补偿控制方法及风电机组防超速控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶片桨距角补偿控制方法，包括：按照一定的时间周期，实时监控连续时间周期内风电机组的发电机转速；计算第n周期相对应第n‑1周期的发电机转速误差以及转速误差的变化率；将第n周期的转速误差和转速误差的变化率与风电机组主控系统预定的参考值作比较，若超出风电机组主控系统预定的参考值时，风电机组主控系统给定风电机组变桨系统一个额定的变桨角度，实现叶片桨距角的补偿控制。还公开一种包括上述叶片桨距角补偿控制方法的风电机组防超速控制方法。本发明能达到需要时提前控制桨距角动作的目的，保证风电机组的平稳运行，有效避免风电机组超速引起的停机，且有效减小超速停机时的极限载荷，降低风电机组受破坏的概率。

Description

一种叶片桨距角补偿控制方法及风电机组防超速控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种叶片桨距角补偿控制方法及风电机组防超速控制方法。
背景技术
风力发电机组主控系统可包括转矩控制和桨距角控制。风电机组运行于额定风速以上时，主要是通过控制桨距角保持发电机转速稳定，从而确保风电机组运行平稳，输出功率稳定。但在某些复杂地形下，由于地表粗糙度等影响，导致湍流度大、风速变化剧烈，极端情况下风速变化可达到1s变化4m/s。在此类风况下，考虑到桨距角执行系统具有很大的惯性，桨距角跟随存在较大的滞后性，导致发电机转速超过控制系统安全保护值，风电机组触发超速停机。在上述情况下出现破坏载荷的情况明显增加，现有的桨距角控制方式不能很好的满足降低载荷、平稳停机控制的需求，因此需要优化桨距角控制方式。
本申请就是在上述背景基础上，创设一种新的叶片桨距角补偿控制方法及风电机组防超速控制方法，使其额外增加一种桨距角控制方式，保证风电机组平稳运行，有效减小超速停机时的极限载荷，降低风电机组受破坏的概率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种叶片桨距角补偿控制方法，使其额外增加一种桨距角控制方式，保证风电机组平稳运行，有效减小超速停机时的极限载荷，降低风电机组受破坏的概率，从而克服现有的桨距角控制方法的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种叶片桨距角补偿控制方法，包括如下步骤：
(1)按照一定的时间周期，实时监控连续时间周期内风电机组的发电机转速；
(2)计算第n周期相对应第n-1周期的发电机转速误差以及所述转速误差的变化率；
(3)将所述第n周期的转速误差和所述转速误差的变化率与所述风电机组主控系统预定的参考值作比较，若所述第n周期的转速误差和所述转速误差的变化率超出所述风电机组主控系统预定的参考值时，所述风电机组主控系统给定所述风电机组变桨系统一个额定的变桨角度，实现叶片桨距角的补偿控制。
作为本发明的一种改进，所述步骤(1)中一定的时间周期为10～20ms。
进一步改进，所述步骤(2)中转速误差的变化率是根据第n周期的转速误差与第n-1周期的转速误差相比较而得。
进一步改进，所述步骤(3)中所述风电机组主控系统根据所述第n周期的转速误差和所述转速误差的变化率大小，给定所述风电机组的变桨系统不同的额定变桨角度。
进一步改进，所述步骤(3)具体为：将第n周期的转速误差和所述转速误差的变化率相乘得出一个比较值，并将所述风电机组主控系统预定的参考值至少设置成两个梯度，且每个梯度对应于一个额定的变桨角度，则若所述比较值超出所述风电机组主控系统预定的第一梯度参考值时，所述风电机组主控系统给定所述风电机组变桨系统额定的第一变桨角度；若所述比较值超出所述风电机组主控系统预定的第二梯度参考值时，所述风电机组主控系统给定所述风电机组变桨系统额定的第二变桨角度。
本发明还提供一种风电机组防超速控制方法，其包括上述的叶片桨距角补偿控制方法。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本发明通过连续监控发电机转速误差及该转速误差的变化率，并根据该监控数据与预定参考值的比较，决定是否需要额外的桨距角补偿，达到需要时提前控制桨距角动作的目的，保证了风电机组的平稳运行，有效的避免了风电机组超速引起的停机，且有效减小了超速停机时的极限载荷，降低风电机组受破坏的概率。
本发明还根据监控到的转速误差和转速误差的变化率大小，给定风电机组变桨系统不同的额定变桨角度，能根据实际工况更加精确的调整额定变桨角度，控制更加精确，更好的达到防止风电机组超速的目的。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明叶片桨距角补偿控制方法的逻辑框图。
图2是风电机组增设叶片桨距角补偿控制方法前后的发电机转速对比图，其中实线为增设叶片桨距角补偿控制方法前的发电机转速曲线，虚线为增设叶片桨距角补偿控制方法后的发电机转速曲线。
具体实施方式
针对背景技术中所述问题，即风电机组在出现极端外部环境时，现有的桨距角控制方式不能很好的满足降低载荷、平稳控制的问题，本实施例就是列出一种新的叶片桨距角补偿控制方案。具体技术方案如下。
参照附图1所示，本实施例风电机组防超速控制方法就是在现有风电机组变桨系统的基础上，增设了一种叶片桨距角补偿控制方法，该方法包括如下步骤：
(1)按照一定的时间周期，如10～20ms，实时监控该连续时间周期内风电机组的发电机转速。
(2)计算第n周期相对应第n-1周期的发电机转速误差以及该转速误差的变化率；其中该转速误差的变化率是根据第n周期的转速误差与第n-1周期的转速误差相比较而得。需要指出的是，本申请中n代表某一个任一周期，n-1代表n周期的上一个连续周期。
(3)将第n周期的转速误差和该转速误差的变化率与风电机组主控系统预定的参考值作比较，若该转速误差和该转速误差的变化率超出风电机组主控系统预定的参考值时，风电机组主控系统给定风电机组变桨系统一个额定的变桨角度，实现叶片桨距角的补偿控制。
较优实施例为，可将第n周期的转速误差和该转速误差的变化率相乘得出一个比较值，将该比较值与风电机组主控系统预定的相应参考值作比较，更简单的实现比较判断步骤。并且该风电机组主控系统还可根据第n周期的比较值大小，给定风电机组变桨系统不同的额定变桨角度。如风电机组主控系统预定的参考值设置成两个梯度，即第一梯度参考值和第二梯度参考值，且每个梯度对应于一个额定的变桨角度，即第一变桨角度和第二变桨角度。则若第n周期的比较值超出风电机组主控系统预定的第一梯度参考值时，风电机组主控系统给定风电机组变桨系统额定的第一变桨角度；若第n周期的比较值超出风电机组主控系统预定的第二梯度参考值时，风电机组主控系统给定风电机组变桨系统额定的第二变桨角度。
实例为：
该风电机组实时监控连续3个周期(第一周期、第二周期、第三周期均为10ms)内的发电机转速，分别为1760rpm、1770rpm、1790rpm，并根据这三个发电机转速计算第二周期和第三周期的转速误差分别为10rpm、20rpm，以及该第三周期的转速误差变化率为10rpm/s，再将第三周期的转速误差和转速误差变化率相乘得出比较值为200rpm2/s，并将该比较值与主控程序预设的梯度参考值作比较，如第一梯度参考值为100rpm2/s，其相对应的第一变桨角度为2度，第二梯度参考值为150rpm2/s，其相对应的第二变桨角度为3度，根据实际计算得到的比较值，可得出该风电机组主控系统给定风电机组变桨系统额外的变桨角度3度，实现提前控制桨距角动作，有效的避免了风电机组超速引起的停机，从而减小极限载荷，如附图2所示。
本发明首先根据不同的转速误差及此误差的变化率，判断是否需要增加额外的桨距角控制，然后根据计算值得出需要的额外桨距角角度，控制风电机组平稳运行，避免出现超速停机。
本发明能实现风电机组在极端外部环境时，采取优化的桨距角控制方式控制机组平稳运行。相对于现有的桨距角控制方式，能有效避免机组超速引起的停机，从而减小极限载荷，降低风电机组受破坏的概率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种叶片桨距角补偿控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照一定的时间周期，实时监控连续时间周期内风电机组的发电机转速；
(2)计算第n周期相对应第n-1周期的发电机转速误差以及所述转速误差的变化率；
(3)将所述第n周期的转速误差和所述转速误差的变化率与所述风电机组主控系统预定的参考值作比较，若所述第n周期的转速误差和所述转速误差的变化率超出所述风电机组主控系统预定的参考值时，所述风电机组主控系统给定所述风电机组变桨系统一个额定的变桨角度，实现叶片桨距角的补偿控制；
其中，所述风电机组主控系统根据所述第n周期的转速误差和所述转速误差的变化率大小，给定所述风电机组的变桨系统不同的额定变桨角度，具体为：将第n周期的转速误差和所述转速误差的变化率相乘得出一个比较值，并将所述风电机组主控系统预定的参考值至少设置成两个梯度，且每个梯度对应于一个额定的变桨角度，则若所述比较值超出所述风电机组主控系统预定的第一梯度参考值时，所述风电机组主控系统给定所述风电机组变桨系统额定的第一变桨角度；若所述比较值超出所述风电机组主控系统预定的第二梯度参考值时，所述风电机组主控系统给定所述风电机组变桨系统额定的第二变桨角度。
2.根据权利要求1所述的叶片桨距角补偿控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中一定的时间周期为10～20ms。
3.根据权利要求1所述的叶片桨距角补偿控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中转速误差的变化率是根据第n周期的转速误差与第n-1周期的转速误差相比较而得。
4.一种风电机组防超速控制方法，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的叶片桨距角补偿控制方法。
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