CN112283025A - 一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法 - Google Patents

一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112283025A
CN112283025A CN202011095427.6A CN202011095427A CN112283025A CN 112283025 A CN112283025 A CN 112283025A CN 202011095427 A CN202011095427 A CN 202011095427A CN 112283025 A CN112283025 A CN 112283025A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotating speed
power
set value
resonance
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011095427.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112283025B (zh
Inventor
刘明昊
黄国燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MingYang Smart Energy Group Co Ltd
Original Assignee
MingYang Smart Energy Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MingYang Smart Energy Group Co Ltd filed Critical MingYang Smart Energy Group Co Ltd
Priority to CN202011095427.6A priority Critical patent/CN112283025B/zh
Publication of CN112283025A publication Critical patent/CN112283025A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112283025B publication Critical patent/CN112283025B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法，当限功率转速设定值在共振区域上下边界转速变化范围内，并大于共振点转速，且限功率功率设定值大于共振区域下边界最大功率，调整限功率转速设定值为共振区域上边界转速，当限功率转速设定值小于共振点转速，限功率功率设定值小于共振区域上边界最小功率，调整限功率转速设定值为共振区域下边界转速；当不满足上述两种情况时，若机组处于共振区域的高转速区域内，将限功率转速设定值设定为共振区域上边界转速，否则设定为共振区域下边界转速，限功率功率设定值除以限功率转速设定值，得到限功率条件下转矩设定值。本发明可减少因塔架固有频率和风轮转频耦合引起的机组振动等波动。

Description

一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电的技术领域，尤其是指一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法。
背景技术
在风电行业进入后补贴时代，为保持市场竞争力，各整机厂商不断推出大叶轮、大兆瓦机型抢占市场份额。2020年第一季度，全球风电订单容量接近14GW，随着机组叶轮直径的不断增大，塔架高度不断增加，功率等级进一步增大，预计2021年后，国内主流风机容量将从2.5-3MW过渡至3-5MW级。
目前，变速变桨风电机组在额定风速以下，通过转矩控制器实现风能最大获取；在额定风速以上通过变桨控制器进行功率限制，保证机组正常运行。基于最优增益Kopt参数，转速-转矩基本满足图1中的关系曲线。
随着塔基高度的不断增加，塔架频率逐渐降低，为避免因塔架一阶固有频率和机组1P、3P等风轮转频耦合引起的机组振动及其它故障，通常设定类似图1中C-D-E-F所示的转矩跳转区域。
当风速较小时，将转速设定点设置在共振穿越区域下边界转速，采用转矩控制方式，控制发电机转速尽量地维持在共振穿越区域下边界转速。当风速增加后，此时发电机转矩超过共振穿越区域下边界转速对应的最大转矩，即图中D点对应转矩，机组发电机转速开始向上跳转穿越，从共振穿越区域C点转速爬升至E点转速，同时发电机转速设定值逐渐降低。若风速不再增加，同样利用转矩控制方式，控制发电机转速维持在共振穿越区域上边界转速，即E-F曲线对应转速；若风速继续增加，根据原始转速-转矩曲线继续进行控制；如果风速减小，发电机转矩低于共振区域F点对应转矩值，则发电机转速通过设定值以一定速率从E点转速值下降至C点转速值，实现共振区域穿越。
通常情况下，风电机组会收到来自远程SCADA、机组自身运行条件限值及现场调试等不同情况下的限功率要求。随着转速-转矩查表控制方法的不断消失，现阶段，绝大多数机组通过设定具体功率值的方法，使机组满足限功率条件要求。
当机组接收到限功率功率设定值后会进行判断，如果功率运行在最优增益区间内，会通过公式计算出限功率功率设定值对应的转速设定值和转矩设定值。
假设机组收到限功率具体参数，经过计算后，对应转速、转矩设定点运行在共振区域内，就会破坏机组共振区域限定条件，如果机组长时间运行在共振区域上下边界转速变化范围(C-E转速区间)内，就会引起塔架振动等现象发生，破坏机组正常稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法，减少机组因塔架固有频率和风轮转频耦合引起的机组振动等波动，提高机组运行的稳定性和可靠性。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法，首先，通过塔架一阶固有频率获得机组的共振点转速和共振区域上下边界转速变化范围；
当限功率转速设定值在共振区域上下边界转速变化范围内，判断限功率转速设定值是否大于共振点转速，做如下调整：
第一种情况：当限功率转速设定值大于共振点转速，同时限功率功率设定值大于共振区域下边界最大功率时，则调整限功率转速设定值为共振区域上边界转速；
第二种情况：当限功率转速设定值小于共振点转速，同时限功率功率设定值小于共振区域上边界最小功率时，则调整限功率转速设定值为共振区域下边界转速；
当限功率转速设定值在共振区域上下边界转速变化范围内，且不满足上述两种情况时，根据机组目前运行状态进行判断：如果机组处于共振区域一侧的高转速区域内，则将限功率转速设定值设定为共振区域上边界转速，如果机组处于共振区域另一侧的低转速区域内，则将限功率转速设定值设定为共振区域下边界转速；
确定限功率转速设定值后，通过限功率功率设定值除以限功率转速设定值，得到限功率条件下转矩设定值，用于后续机组运行操作；
通过上述条件，调整限功率转速设定值避免机组的发电机转速长期处于共振区域上下边界转速变化范围内，同时满足机组限功率要求，在保证机组安全运行的同时实现精细化控制。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本发明通过设计风电机组限功率的控制方法，避免机组因限定条件长时间运行在共振区域内，而引起塔架振动等现象发生，减少各系统部件的波动情况，降低机组运行载荷，减少机组故障时间，从而保证机组稳定运行，具有实际应用价值，值得推广。
附图说明
图1为机组共振区域转速-转矩关系示意图。
图2为本发明方法的逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1和图2所示，本实施例所提供的避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法，其具体情况如下：
首先，通过塔架一阶固有频率获得机组的共振点转速(o点)和共振区域上下边界转速变化范围(C-E转速区间)。
当限功率转速设定值在共振区域上下边界转速变化范围内(C-E转速区间)，判断限功率转速设定值是否大于共振点转速(o点)，做如下调整：
第一种情况：当限功率转速设定值大于共振点转速(o点)，同时限功率功率设定值大于共振区域下边界最大功率(D点)，比如1.05倍，则调整限功率转速设定值为共振区域上边界转速(E-F曲线对应转速)。
第二种情况：当限功率转速设定值小于共振点转速(o点)，同时限功率功率设定值小于共振区域上边界最小功率(F点)，比如0.95倍，则调整限功率转速设定值为共振区域下边界转速(C-D曲线对应转速)。
当限功率转速设定值在共振区域上下边界转速变化范围内(C-E转速区间)，且不满足上述两种情况时，根据机组目前运行状态进行判断：如果机组处于共振区域右侧高转速区域内，则将限功率转速设定值设定为共振区域上边界转速(E-F曲线对应转速)，如果机组处于共振区域左侧低转速区域内，则将限功率转速设定值设定为共振区域下边界转速(C-D曲线对应转速)。
确定限功率转速设定值后，通过限功率功率设定值除以限功率转速设定值，得到限功率条件下转矩设定值，用于后续机组运行操作。
通过上述条件，调整限功率转速设定值避免机组的发电机转速长期处于共振区域上下边界转速变化范围内，同时满足机组限功率要求，在保证机组安全运行的同时实现精细化控制。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法，其特征在于：首先，通过塔架一阶固有频率获得机组的共振点转速和共振区域上下边界转速变化范围；
当限功率转速设定值在共振区域上下边界转速变化范围内，判断限功率转速设定值是否大于共振点转速，做如下调整：
第一种情况：当限功率转速设定值大于共振点转速，同时限功率功率设定值大于共振区域下边界最大功率时，则调整限功率转速设定值为共振区域上边界转速；
第二种情况：当限功率转速设定值小于共振点转速，同时限功率功率设定值小于共振区域上边界最小功率时，则调整限功率转速设定值为共振区域下边界转速；
当限功率转速设定值在共振区域上下边界转速变化范围内，且不满足上述两种情况时，根据机组目前运行状态进行判断：如果机组处于共振区域一侧的高转速区域内，则将限功率转速设定值设定为共振区域上边界转速，如果机组处于共振区域另一侧的低转速区域内，则将限功率转速设定值设定为共振区域下边界转速；
确定限功率转速设定值后，通过限功率功率设定值除以限功率转速设定值，得到限功率条件下转矩设定值，用于后续机组运行操作；
通过上述条件，调整限功率转速设定值避免机组的发电机转速长期处于共振区域上下边界转速变化范围内，同时满足机组限功率要求，在保证机组安全运行的同时实现精细化控制。
CN202011095427.6A 2020-10-14 2020-10-14 一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法 Active CN112283025B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011095427.6A CN112283025B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011095427.6A CN112283025B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112283025A true CN112283025A (zh) 2021-01-29
CN112283025B CN112283025B (zh) 2021-10-12

Family

ID=74497834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011095427.6A Active CN112283025B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112283025B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113190096A (zh) * 2021-03-30 2021-07-30 联想(北京)信息技术有限公司 一种服务器风扇的调速方法、装置及计算机可读介质
CN113258604A (zh) * 2021-05-24 2021-08-13 哈电风能有限公司 风电场控制方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN113503225A (zh) * 2021-06-29 2021-10-15 华北电力大学 一种串联式同向旋转双叶轮风力发电机组共振穿越的方法
CN113669197A (zh) * 2021-09-28 2021-11-19 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 基于实时运行数据的风力发电机组转速控制方法和系统
CN116146417A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 中车山东风电有限公司 风力发电机组转速被动动态区间穿越方法、装置、设备

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1626175A1 (en) * 2004-08-11 2006-02-15 ABB Oy Avoiding resonance in wind turbines
US20140232113A1 (en) * 2010-12-08 2014-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for reducing vibrations of a wind turbine and control system for reducing vibrations
CN104153941A (zh) * 2014-07-18 2014-11-19 新疆金风科技股份有限公司 一种风机的限功率运行控制方法、装置及系统
CN104405581A (zh) * 2014-10-24 2015-03-11 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组转速控制方法及控制系统
CN105041567A (zh) * 2015-07-29 2015-11-11 广东明阳风电产业集团有限公司 一种设有转速禁区的风电机组限功率控制方法
CN105781876A (zh) * 2016-02-26 2016-07-20 内蒙古久和能源装备有限公司 风力发电机组限功率限转速运行的控制方法
CN105927469A (zh) * 2016-05-09 2016-09-07 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的限功率控制方法和控制装置
EP3179097A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-14 Hitachi, Ltd. Wind power generating system and method for controlling wind power generating system
WO2018099083A1 (zh) * 2016-11-29 2018-06-07 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组叶片结冰状态识别方法及装置
WO2018150623A1 (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 株式会社Ｌｉｘｉｌ 風力発電装置
CN110445179A (zh) * 2019-08-29 2019-11-12 湘电风能有限公司 一种保证柔塔共振穿越的风电场有功功率调度方法
EP3575595A1 (en) * 2018-05-31 2019-12-04 GE Renewable Technology Wind BV Methods and systems for operating a wind turbine
CN110671265A (zh) * 2019-10-24 2020-01-10 合肥为民电源有限公司 一种风力发电机防共振控制方法及装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1626175A1 (en) * 2004-08-11 2006-02-15 ABB Oy Avoiding resonance in wind turbines
US20140232113A1 (en) * 2010-12-08 2014-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for reducing vibrations of a wind turbine and control system for reducing vibrations
CN104153941A (zh) * 2014-07-18 2014-11-19 新疆金风科技股份有限公司 一种风机的限功率运行控制方法、装置及系统
CN104405581A (zh) * 2014-10-24 2015-03-11 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组转速控制方法及控制系统
CN105041567A (zh) * 2015-07-29 2015-11-11 广东明阳风电产业集团有限公司 一种设有转速禁区的风电机组限功率控制方法
EP3179097A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-14 Hitachi, Ltd. Wind power generating system and method for controlling wind power generating system
CN105781876A (zh) * 2016-02-26 2016-07-20 内蒙古久和能源装备有限公司 风力发电机组限功率限转速运行的控制方法
CN105927469A (zh) * 2016-05-09 2016-09-07 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的限功率控制方法和控制装置
WO2018099083A1 (zh) * 2016-11-29 2018-06-07 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组叶片结冰状态识别方法及装置
WO2018150623A1 (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 株式会社Ｌｉｘｉｌ 風力発電装置
EP3575595A1 (en) * 2018-05-31 2019-12-04 GE Renewable Technology Wind BV Methods and systems for operating a wind turbine
CN110445179A (zh) * 2019-08-29 2019-11-12 湘电风能有限公司 一种保证柔塔共振穿越的风电场有功功率调度方法
CN110671265A (zh) * 2019-10-24 2020-01-10 合肥为民电源有限公司 一种风力发电机防共振控制方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋冬然等: "两叶片变速风力机组避免塔架共振控制策略", 《振动与冲击》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113190096A (zh) * 2021-03-30 2021-07-30 联想(北京)信息技术有限公司 一种服务器风扇的调速方法、装置及计算机可读介质
CN113258604A (zh) * 2021-05-24 2021-08-13 哈电风能有限公司 风电场控制方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN113503225A (zh) * 2021-06-29 2021-10-15 华北电力大学 一种串联式同向旋转双叶轮风力发电机组共振穿越的方法
CN113669197A (zh) * 2021-09-28 2021-11-19 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 基于实时运行数据的风力发电机组转速控制方法和系统
CN113669197B (zh) * 2021-09-28 2022-08-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 基于实时运行数据的风力发电机组转速控制方法和系统
CN116146417A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 中车山东风电有限公司 风力发电机组转速被动动态区间穿越方法、装置、设备
CN116146417B (zh) * 2023-04-19 2023-08-11 中车山东风电有限公司 风力发电机组转速被动动态区间穿越方法、装置、设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN112283025B (zh) 2021-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112283025B (zh) 一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法
CN102996335B (zh) 一种大型风电机组变桨距控制与转矩控制的解耦控制方法
CN102374118B (zh) 风力发电机组的功率控制方法
CN111509773B (zh) 适用于弱电网的电压源型风电机组故障穿越控制方法
WO2013010332A1 (en) Method of operating wind turbine and controller thereof
CN112117768A (zh) 基于功率跟踪曲线切换的风力发电机组分段调频控制方法
US11952980B2 (en) Method for controlling a wind power installation
CA2511973C (en) Management system for the operation of a wind turbine
CN103606959A (zh) 双馈型风力发电系统低/高电压穿越的优化控制方法
CN111509765A (zh) 一种单极闭锁故障场景下真双极柔直孤岛系统故障穿越控制策略
CN111244974B (zh) 一种适用于低频扰乱的风力发电机可控短期频率支撑方法
CN110374807B (zh) 风力发电机组软停机控制方法及风力发电机组
CN112392656B (zh) 风力发电机组的功率控制方法、装置以及介质
CN114233570B (zh) 风力机组的功率控制方法
CN114142504A (zh) 一种考虑电网频率波动区间和soc状态的储能系统变参数虚拟惯量控制方法
CN204961156U (zh) 一种变桨距风力电机调控系统
CN105065199A (zh) 一种变桨距风力电机调控系统
CN109861252B (zh) 基于自重置积分器的双馈风电机组参与电网调频控制方法
CN114000974B (zh) 一种基于变桨变速风力发电机组的冗余控制方法
CN105179165A (zh) 一种变桨距稳压风力电机调控系统
CN105006840A (zh) 一种基于低噪声放大器的风力电机调控系统
CN111720265B (zh) 包括多绕组的风力发电机组和其控制方法及其控制装置
CN111894800B (zh) 一种提升环境适应性的风力发电机转速控制方法
CN114069729B (zh) 基于自适应下垂控制的永磁直驱风电场无功电压控制策略
Zhang et al. An Improved Decreased Torque Gain MPPT Algorithm of Wind Turbine with Consideration of Pitch Angle Adjustment

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant