CN111794911B - 风力发电机组偏航启动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电机组偏航启动控制方法,包括:S1、在主控系统发出偏航指令后,偏航变频器启动,然后获取偏航变频器输出频率;S2、若偏航变频器输出频率低于频率阈值则启动电压补偿;S3、偏航变频器输出频率达到频率阈值后停止电压补偿,然后开启偏航液压压力释放阀。按照控制逻辑,偏航启动时在电压补偿之后采用了全释放的偏航方式,进一步降低风力发电机组偏航刹车盘的摩擦阻力,降低偏航电机所需提供的转矩。本发明能够极大提升风力发电机组偏航启动时的电机输出转矩,解决偏航启动过程由于风载导致机舱反偏或偏不动情况。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域,具体涉及一种风力发电机组偏航启动控制方法。
背景技术
近年来风力发电机组的出口功率、叶片长度、机舱重量都急剧增加。因此当前大型风力发电机机组的偏航系统启动所需转矩增加明显,容易发生偏航启动过程由于风载导致机舱反偏或偏不动情况,引起偏航系统故障影响风力发电机组的可靠运行,同时影响风力发电机组的发电量。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种风力发电机组偏航启动控制方法,通过优化偏航启动时候的控制策略,从而解决偏航启动时偏航电机转矩不足导致机组偏航失败情况。
为了实现上述目的,本发明通过如下技术方案来实现:本发明提供一种风力发电机组偏航启动控制方法,包括:
S1、在主控系统发出偏航指令后,偏航变频器启动,然后获取偏航变频器输出频率;
S2、若偏航变频器输出频率低于频率阈值则启动电压补偿;
S3、偏航变频器输出频率达到频率阈值后停止电压补偿,然后开启偏航液压压力释放阀。
进一步,在步骤S2中,还包括,获取偏航电机转矩,当偏航电机转矩小于需求转矩时增加电压补偿值,当偏航电机转矩大于需求转矩时减小电压补偿值。
进一步,在步骤S3中,还包括,偏航变频器输出频率达到频率阈值停止电压补偿后,若偏航变频器输出频率再次小于频率阈值时间超过第一时间阈值,则发出故障指令同时取消偏航指令。
进一步,步骤S2中,所述频率阈值为额定频率的50%,所述电压补偿的电压补偿值为偏航启动时的启动电压的4~8%,所述第一时间阈值为10秒。
进一步,在步骤S1中,还包括:在主控系统发出偏航指令后,偏航使能阀和偏航阻力阀得电偏航液压压力下降,若偏航液压压力在第二时间阈值内达到第一压力阈值则控制系统松开偏航电机电磁刹车风力发电机组进入偏航过程,偏航变频器启动;若偏航液压压力在第二时间阈值内未达到第一压力阈值则发出故障指令同时控制系统退出偏航模式。
进一步,所述第二时间阈值为10秒,所述第一压力阈值为20bar。
进一步,在步骤S3后,还包括:获取风向仪数据,分别计算第一时间和第二时间的平均风向,当第一时间的平均风向小于第一角度或第二时间的平均风向小于第二角度并持续第三时间阈值,机组对风完成,则发出偏航停止指令。
进一步,在步骤S3之后,还包括:主控系统发出偏航停止指令后,控制系统在延迟第四时间阈值后将偏航阻力阀、使能阀和释放阀与电磁刹车关闭,当偏航液压压力在第五时间阈值内达到第二压力阈值后系统退出偏航模式,若偏航液压压力在第五时间阈值内未达到第二压力阈值则发出故障指令。
进一步,在步骤S3中,还包括:在偏航过程中,获取偏航电位计数数据,计算偏航速度,若偏航速度小于速度阈值的时间持续第六时间阈值,则发出故障指令并取消偏航指令。
进一步,所述第三时间阈值为3秒,所述第四时间阈值和第六时间阈值为10秒,所述第五时间阈值为30秒,所述第一时间为5秒,所述第二时间为25秒,第一角度为3度,第二角度为12度,所述第二压力阈值为150bar,所述速度阈值为0.15°/s。
本发明的有益效果:本发明提供一种风力发电机组偏航启动控制方法,包括:S1、在主控系统发出偏航指令后,偏航变频器启动,然后获取偏航变频器输出频率;S2、若偏航变频器输出频率低于频率阈值则启动电压补偿;S3、偏航变频器输出频率达到频率阈值后停止电压补偿,然后开启偏航液压压力释放阀。按照控制逻辑,偏航启动时在电压补偿之后采用了全释放的偏航方式,进一步降低风力发电机组偏航刹车盘的摩擦阻力,降低偏航电机所需提供的转矩。本发明能够极大提升风力发电机组偏航启动时的电机输出转矩,解决偏航启动过程由于风载导致机舱反偏或偏不动情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明提供的风力发电机组偏航启动控制方法的流程示意图;
图2为偏航过程的控制流程图;
图3为偏航开始A1控制流程图;
图4为偏航启动曲线图;
图5为偏航停止B1控制流程图;
图6风力发电机组的偏航驱动部分电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
请参阅图1~6,本发明提供一种风力发电机组偏航启动控制方法,包括:
S1、根据风速风向判断是否需要进行偏航,当需要进行偏航动作时主控发出偏航指令,在主控系统发出偏航指令后,偏航使能阀和偏航阻力阀得电,偏航液压压力下降,若偏航液压压力在第二时间阈值内达到第一压力阈值则控制系统松开偏航电机电磁刹车,风力发电机组进入偏航过程,偏航变频器启动;然后获取偏航变频器输出频率;若偏航液压压力在第二时间阈值内未达到第一压力阈值则发出故障指令同时控制系统退出偏航模式。
S2、若偏航变频器输出频率低于频率阈值则启动电压补偿;在电压补偿过程中,获取偏航电机转矩,当偏航电机转矩小于需求转矩时增加电压补偿值,当偏航电机转矩大于需求转矩时减小电压补偿值。其中需求转矩为一个范围值,偏航电机转矩小于需求转矩为小于范围值的小端端值;偏航电机转矩大于需求转矩时为大于范围值的大端端值。需求转矩大小根据风力发电机机组风速、风向、转速以及功率决定,此为本领域的常用技术,在此不再详细介绍。
S3、偏航变频器输出频率达到频率阈值后停止电压补偿,然后开启偏航液压压力释放阀。在偏航过程中,获取风向仪数据,分别计算第一时间和第二时间的平均风向,当第一时间的平均风向小于第一角度或第二时间的平均风向小于第二角度并持续第三时间阈值,机组对风完成,则发出偏航停止指令。主控系统发出偏航停止指令后,控制系统在延迟第四时间阈值后将偏航阻力阀、使能阀和释放阀与电磁刹车关闭,当偏航液压压力在第五时间阈值内达到第二压力阈值后系统退出偏航模式,若偏航液压压力在第五时间阈值内未达到第二压力阈值则发出故障指令。
进一步,在偏航过程中,获取偏航电位计数数据,计算偏航速度,若偏航速度小于速度阈值的时间持续第六时间阈值,则风机处于异常偏航,发出故障指令并取消偏航指令。
进一步,在步骤S3中,还包括,偏航变频器输出频率达到频率阈值停止电压补偿后,若偏航变频器输出频率再次小于频率阈值时间超过第一时间阈值,则发出故障指令同时取消偏航指令。
进一步,所述频率阈值为额定频率的50%,所述电压补偿的电压补偿值为偏航启动时的启动电压的4~8%,所述第一时间阈值为10秒。所述第二时间阈值为10秒,所述第一压力阈值为20bar。所述第三时间阈值为3秒,所述第四时间阈值和第六时间阈值为10秒,所述第五时间阈值为30秒,所述第一时间为5秒,所述第二时间为25秒,第一角度为3度,第二角度为12度,所述第二压力阈值为150bar,所述速度阈值为0.15°/s。
具体的,首先根据风速风向判断是否需要进行偏航,当需要进行偏航动作时主控发出偏航指令,偏航系统的液压刹车开始动作,偏航使能阀和偏航阻力阀得电偏航液压压力开始下降,风机控制系统开始判断偏航液压压力,当偏航液压压力在10S内达到目标值(小于20bar)后控制系统松开偏航电机电磁刹车,风力发电机组进入偏航过程;若超过10S偏航液压压力未达到目标值(小于20bar),则报出故障控制系统退出偏航模式。偏航液压压力到达目标值(小于20bar)之后进入偏航开始A1流程。偏航完成之后控制系统延迟10S将偏航阻力、使能、释放阀与电机电磁刹车关闭后当液压系统压力再规定时间达到目标值(大于150bar)后控制系统退出偏航模式,否则机组报出故障。
偏航开始A1过程如下:在满足偏航启动条件后,开启偏航启动过程,在启动过程中,主控系统获取偏航变频器输出频率,若偏航变频器输出频率小于额定频率的50%,风机主控给偏航变频器发送启动命令同时给偏航变频器一个初始补偿电压,该补偿电压由电机参数与实时风速决定;具体的,根据偏航变频器反馈偏航电机转矩大小与对应风速需要转矩大小进行对比主控系统实时调整偏航电机的补偿电压,当偏航电机转矩小于需求转矩时增加电压补偿值,当偏航电机转矩大于需求转矩时减小电压补偿值,使得偏航电机的实时转矩保持在需求转矩范围内,保证整个偏航过程的转矩可控。当偏航电机已经达到额定频率的50%时,主控取消偏航的电机电压补偿。之后开启偏航液压压力释放阀,使偏航系统压力释放为零。在偏航过程中若偏航液压压力不小于5bar并持续时间超过10秒则为异常偏航,发出故障指令并停止偏航。
偏航停止B1过程如下:主控系统通过偏航驱动齿圈上的电位计判断偏航速度,保证偏航过程中的安全,若偏航速度在连续10秒内小于等于0.15°/s,则表示此时异常偏航,发出故障指令并取消偏航指令停止偏航;同时在整个偏航过程中通过风速风向仪的数据来判断对风是否完成,5S平均风向小于3°或25S平均风向小于12°则判断机组对风完成,主控给偏航变频器发送停止指令使风电机组停止偏航。
大型风力发电机组偏航驱动一般采用一个或多个变频器拖动多个电机的方式完成,电路组成由断路器、接触器、偏航变频器,斩波器,制动电阻,马达保护器,偏航电机组成,依靠变频器对偏航电机进行驱动,当变频器直流母线电压过高时依靠斩波器以及制动电阻对直流母线能量进行释放。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于,包括:
S1、在主控系统发出偏航指令后,偏航变频器启动,然后获取偏航变频器输出频率;
S2、若偏航变频器输出频率低于频率阈值则启动电压补偿;
S3、偏航变频器输出频率达到频率阈值后停止电压补偿,然后开启偏航液压压力释放阀。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:在步骤S2中,还包括,获取偏航电机转矩,当偏航电机转矩小于需求转矩时增加电压补偿值,当偏航电机转矩大于需求转矩时减小电压补偿值。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:在步骤S3中,还包括,偏航变频器输出频率达到频率阈值停止电压补偿后,若偏航变频器输出频率再次小于频率阈值时间超过第一时间阈值,则发出故障指令同时取消偏航指令。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:步骤S2中,所述频率阈值为额定频率的50%,所述电压补偿的电压补偿值为偏航启动时的启动电压的4~8%,所述第一时间阈值为10秒。
5.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:在步骤S1中,还包括:在主控系统发出偏航指令后,偏航使能阀和偏航阻力阀得电偏航液压压力下降,若偏航液压压力在第二时间阈值内达到第一压力阈值则控制系统松开偏航电机电磁刹车,风力发电机组进入偏航过程,偏航变频器启动;若偏航液压压力在第二时间阈值内未达到第一压力阈值则发出故障指令同时控制系统退出偏航模式。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:所述第二时间阈值为10秒,所述第一压力阈值为20bar。
7.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:在步骤S3后,还包括:获取风向仪数据,分别计算第一时间和第二时间的平均风向,当第一时间的平均风向小于第一角度或第二时间的平均风向小于第二角度并持续第三时间阈值,机组对风完成,则发出偏航停止指令。
8.根据权利要求7所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:在步骤S3之后,还包括:主控系统发出偏航停止指令后,控制系统在延迟第四时间阈值后将偏航阻力阀、使能阀和释放阀与电磁刹车关闭,当偏航液压压力在第五时间阈值内达到第二压力阈值后系统退出偏航模式,若偏航液压压力在第五时间阈值内未达到第二压力阈值则发出故障指令。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:在步骤S3中,还包括:在偏航过程中,获取偏航电位计数数据,计算偏航速度,若偏航速度小于速度阈值的时间持续第六时间阈值,则发出故障指令并取消偏航指令。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组偏航启动控制方法,其特征在于:所述第三时间阈值为3秒,所述第四时间阈值和第六时间阈值为10秒,所述第五时间阈值为30秒,所述第一时间为5秒,所述第二时间为25秒,第一角度为3度,第二角度为12度,所述第二压力阈值为150bar,所述速度阈值为0.15°/s。
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