CN113162114A - 一种液压型风力发电高电压穿越控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压型风力发电高电压穿越控制系统及方法，其控制系统组成为：风力机部分、定量泵‑变量马达液压主传动系统和发电机部分，通过其中的转速控制器、有功功率控制器、无功功率控制器能够实现液压型风电机组高电压穿越中的有功功率控制、有功功率的平滑控制和无功功率补偿控制。其控制方法是：在电网出现高电压故障时，通过调整变量马达摆角，在保证励磁同步发电机转速满足并网转速需求的同时实现风电机组高电压穿越过程中的有功功率控制和有功功率平滑，同时通过控制励磁同步发电机输出的动态感性无功电流实现风电机组高电压穿越过程中的无功功率补偿。

Description

一种液压型风力发电高电压穿越控制系统及方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种液压型风力发电高电压穿越控制系统及方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，全球范围内的能源危机、环境污染、气候变暖逐步引起了世界各国的广泛关注，而随着可持续发展战略的推动和风电技术的逐步成熟，风力发电将成为新能源产业的重要支柱。
液压型风电机组作为一种新型风电机组，可通过液压长管路采用落地安装大大降低了机舱的重量，同时液压型风电机组在运行和维护成本方面相对传动的双馈型风电机组，是传统机型成本的56％。
随着电网企业要求的日益提高，风力发电机组的故障电压穿越被业界公认为最具挑战性的重要技术指标之一。液压型风电机组与传统机组一样，仍需要具有故障穿越的能力，且风电机组在电网故障下的穿越能力，直接关系着机组、风场乃至区域电网的安全稳定。
我国对风电机组高电压穿越给出了明确要求：
高电压穿越要求为：(1)有功功率输出：没有脱网的风电机组，在电压升高时刻及电压恢复正常时刻，有功功率波动幅值应在±50％Pn范围内，且波动幅值应大于零，波动时间应不大于80ms；在电压升高期间，输出有功功率波动幅值应在±5％Pn范围内，电压恢复正常后，输出功率应为实际风况对应的输出功率。(2)动态无功支撑：当风电机组并网点发生三相对称电压升高时，风电机组应自电压升高出现的时刻起快速响应，通过注入感性无功电流支撑电压恢复。
目前，国内外针对液压型风电机组电压穿越控制研究，主要围绕机组的低电压穿越控制展开研究。
欧洲专利EP2481917A1中记载了Chapple等人提出了一种液压型发电机在低电压条件下控制风力发电机和涡轮机的转速的系统。该系统中主要包括闭环液压传动系统和电力控制单元，当检测到低电压状态时，控制单元通过马达的排量和流量控制阀的流量对风力发电机和涡轮机的转速进行控制，进而实现低电压穿越。该方法将多余的能量转化为热量，不但存在一定的能量损失，而且长时间运行会对系统中元件有所损害。
中国专利CN10637456A中记载燕山大学提出了一种液压型风电机组及能量分层调控的低电压穿越控制方法，当电网电压因故障跌落时，顶层控制是通过桨距角控制器控制风力机桨距角以减少风能捕获，中层控制是通过转速控制器实现变量马达摆角控制，从而增大定量泵的转速，将残余功率转化为风轮动能，底层控制是通过功率控制器控制比例节流阀开度，将残余能量转化为热能，最终实现低电压穿越。然该过程中存在能量损耗，使系统发热，同时并没有无功功率补偿策略的说明。
中国专利CN104901332A中记载燕山大学提出了一种基于变桨距的低电压穿越控制系统及控制方法，该方法中有两个控制变量，分别为变桨距系统的比例方向阀的阀口开度和定量泵-变量马达传动系统的变量马达摆角，两者相互协调，使低电压穿越控制更加灵活。但同样存在能量的损耗，同时尚未针对液压型风电机组高电压穿越控制展开研究。
综上所述，目前针对液压型风电发电高电压穿越控制方面的研究鲜见，同时机组在故障穿越过程中均未涉及到无功功率补偿、有功功率平滑等方面。为克服上述存在的技术缺陷，亟需提供一种液压型风力发电高电压穿越控制方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种液压型风力发电高电压穿越控制系统及方法，用于控制液压型风力发电机组实现高电压穿越的功能。
为此，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种液压型风力发电高电压穿越控制系统，所述系统包括：风力机部分、定量泵-变量马达液压主传动系统和发电机部分，其中，风力机部分的风机与定量泵-变量马达液压主传动系统的定量泵同轴刚性连接，发电机部分的励磁同步发电机与定量泵-变量马达液压主传动系统的变量马达同轴刚性连接；
所述风力机部分包括风速传感器、第一转速转矩传感器；
发电机部分包括励磁同步发电机、无功功率控制器、多功能仪表和电网；励磁同步发电机通过第二传动轴与变量马达同轴相连，用于接收系统中能量，并将其传送给电网；多功能仪表安装于电网上，用于采集电网的电压、频率和有功功率；
定量泵-变量马达液压主传动系统包括转速控制器、有功功率控制器、变量马达、第二转速转矩传感器、高压压力传感器、低压压力传感器；
转速控制器输入端分别连接流量传感器、第二转速转矩传感器和多功能仪表，转速控制器输出端连接变量马达，用于电网电压升高时，通过调节变量马达的摆角，进而调节励磁同步发电机的转速，保证励磁同步发电机转速满足并网转速需求；
有功功率控制器输入端分别连接第一转速转矩传感器、第二转速转矩传感器、多功能仪表、风速传感器、高压压力传感器、低压压力传感器，有功功率控制器输出端连接变量马达，用于电网电压升高时，调整变量马达的摆角，从而实现风机能量的释放，同时调整变量马达的摆角实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制；
无功功率控制器输入端连接多功能仪表，无功功率控制器输出端连接励磁同步发电机，用于在电网电压升高时，调节励磁同步发电机的输出动态感性无功电流。
进一步地，所述定量泵-变量马达液压主传动系统包括定量泵、高压管路、低压管路、第一单向阀、第二单向阀、溢流阀、补油泵、油箱、安全阀、流量传感器、第二传动轴；
定量泵与风力机部分的风机同轴相连，定量泵的进油口从低压管路吸油，定量泵的压油口通过高压管路输出高压油；高压管路上安装有流量传感器、高压压力传感器；低压管路上安装有低压压力传感器；安全阀跨接在高压管路和低压管路之间；补油泵吸油口与油箱相连，补油泵压油口分别连接第一单向阀和第二单向阀的一端；第一单向阀的另一端连接到高压管路，第二单向阀的另一端连接到低压管路，第一单向阀和第二单向阀在系统中可防止系统中的液压油回流入补油泵中；溢流阀跨接在补油泵压油口与油箱之间，用于控制补油泵输出液压油的压力；变量马达的吸油口与高压管路相连，变量马达的排油口与低压管路相连，变量马达通过第二传动轴与发电机部分的励磁同步发电机同轴相连，变量马达受到高压液压油的驱动将液压能转化为动能，进而将能量传送到发电机部分；第二转速转矩传感器安装于第二传动轴上，用于采集定量泵传送给励磁同步发电机的转速和转矩。
进一步地，所述风力机部分包括风机、第一传动轴；
所述风速传感器安装于风机附近；风机通过第一传动轴与定量泵刚性连接；第一转速转矩传感器安装于第一传动轴上。
本发明还提供了一种应用于上述液压型风力发电高电压穿越控制系统的控制方法，所述方法包括：
当电网电压升高时，多功能仪表将信号传送到转速控制器和有功功率控制器中，转速控制器通过接收流量传感器采集的高压管路的流量、第二转速转矩传感器采集的励磁同步发电机输入的转速和转矩以及多功能仪表采集的电网频率，调整变量马达的摆角，进而调节变量马达的排量，使励磁同步发电机的转速维持在1500r/min±6r/min，保证励磁同步发电机转速满足并网转速需求；有功功率控制器通过接收风速传感器采集的风速、第一转速转矩传感器采集的定量泵输入的转速和转矩、第二转速转矩传感器采集的励磁同步发电机输入的转速和转矩、多功能仪表采集的电网频率和有功功率，调整变量马达的摆角，进而调节变量马达的排量，实现风机能量的释放；
当故障切除后，多功能仪表将电网的频率和有功功率传送到有功功率控制器中，有功功率控制器通过控制变量马达的摆角，增大风机的转速，实现能量的储存，使励磁同步发电机有功功率快速恢复至实际风况对应的输出功率，使电网快速恢复至故障前的状态；同时有功功率控制器通过多功能仪表采集电网的有功功率、高压压力传感器采集的高压管路的压力、低压压力传感器采集的低压管路的压力和流量传感器采集的系统流量，柔性控制变量马达的排量，实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制。
进一步地，所述方法还包括：
当电网电压升高时，多功能仪表发出信号，无功功率控制器通过多功能仪表采集电网的电压和频率，调节励磁同步发电机的输出动态感性无功电流，且响应时间不大于40ms，进行无功功率支撑，同时输入的感性无功电流满足ITL≥1.5×(UT-1.1)In,(1.1≤UT≤1.3)；
当电网的电压降低时，无功功率控制器控制励磁同步发电机停止输出感性无功电流，实现电网的电压恢复。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本发明在高电压穿越过程中，动态调整变量马达的摆角，可通过控制变量马达的排量，在保证发电机转速满足并网转速需求的同时实现了风电机组高电压穿越过程中的有功功率控制，同时实现了高电压故障期间的有功功率的平滑控制。
2、本发明引入了电网的无功功率控制器，在高电压穿越过程中，可通过无功功率控制器调节励磁同步发电机的输出动态感性无功电流，实现高电压穿越过程中的无功功率补偿。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种液压型风力发电高电压穿越控制系统的液压原理及硬件配置系统图；
图2为本发明实施例的一种液压型风力发电高电压穿越控制系统的控制原理图；
图3为本发明实施例的一种液压型风力发电高电压穿越控制方法的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，其示出了本发明实施例中一种液压型风力发电高电压穿越控制系统的液压原理及硬件配置系统图；参见图2，其示出了本发明实施例中一种液压型风力发电高电压穿越控制系统的原理图，该系统主要由三部分组成：风力机部分、定量泵-变量马达液压主传动系统和发电机部分，其中，风力机部分的风机与定量泵-变量马达液压主传动系统的定量泵同轴刚性连接，发电机部分的励磁同步发电机与定量泵-变量马达液压主传动系统的变量马达同轴刚性连接。
风力机部分包括风速传感器1、风机2、第一传动轴3、第一转速转矩传感器4。风速传感器1安装于风机2附近，用于采集实际风速；风机2通过第一传动轴3与定量泵5刚性连接，工作时受风的驱动产生动能；第一转速转矩传感器4安装于第一传动轴3上，用于采集风机2传送给定量泵5的转速和转矩。
定量泵-变量马达液压主传动系统包括定量泵5、高压管路6、低压管路7、第一单向阀8、第二单向阀9、溢流阀10、补油泵11、油箱12、安全阀13、流量传感器14、转速控制器15、变量马达16、第二传动轴17、有功功率控制器18、第二转速转矩传感器19、高压压力传感器24、低压压力传感器25。定量泵5与风力机部分的风机2同轴相连，定量泵5的进油口从低压管路7吸油，定量泵5的压油口通过高压管路6输出高压油，其作用是将风机2转动产出的动能转化为液压能；流量传感器14安装在高压管路6上，用于采集系统中的流量；高压压力传感器24安装在高压管路6上，用于采集高压管路6中的压力；低压压力传感器25安装在低压管路7上，用于采集低压管路7中的压力；安全阀13跨接在高压管路6和低压管路7之间，起保护回路的作用；补油泵11吸油口与油箱12相连，补油泵11压油口分别连接第一单向阀8和第二单向阀9的一端，在工作时起到为系统补油的作用；第一单向阀8的另一端连接到高压管路6，第二单向阀9的另一端连接到低压管路7，第一单向阀8和第二单向阀9在系统中可防止系统中的液压油回流入补油泵11中；溢流阀10跨接在补油泵11压油口与油箱12之间，用于控制补油泵输出液压油的压力；变量马达16的吸油口与高压管路6相连，变量马达16的排油口与低压管路7相连，变量马达16通过第二传动轴17与发电机部分的励磁同步发电机20同轴相连，变量马达16受到高压液压油的驱动将液压能转化为动能，进而将能量传送到发电机部分；第二转速转矩传感器19安装于第二传动轴17上，用于采集定量泵5传送给励磁同步发电机20的转速和转矩；转速控制器15输入端分别连接流量传感器14、第二转速转矩传感器19和多功能仪表22，转速控制器15输出端连接变量马达16，用于电网23电压升高时，通过调节变量马达16的摆角，进而调节励磁同步发电机20的转速，保证励磁同步发电机20转速满足并网转速需求；有功功率控制器18输入端分别连接第一转速转矩传感器4、第二转速转矩传感器19、多功能仪表22、风速传感器1、高压压力传感器24、低压压力传感器25，有功功率控制器18输出端连接变量马达16，用于电网23电压升高时，调整变量马达16的摆角，从而实现风机2能量的释放，同时调整变量马达16的摆角实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制。
发电机部分包括励磁同步发电机20、无功功率控制器21、多功能仪表22、电网23。励磁同步发电机20通过第二传动轴17与变量马达16同轴相连，用于接收系统中能量，并将其传送给电网23；多功能仪表22安装于电网23上，用于采集电网23的电压、频率和有功功率；无功功率控制器21输入端连接多功能仪表22，无功功率控制器21输出端连接励磁同步发电机20，用于在电网23电压升高时，调节励磁同步发电机20的输出动态感性无功电流。
本发明实施例中的液压型风力发电高电压穿越控制系统包括风力机部分、定量泵-变量马达液压主传动系统和发电机部分，通过其中的转速控制器、有功功率控制器、无功功率控制器能够实现液压型风电机组高电压穿越中的有功功率控制、有功功率的平滑控制和无功功率补偿控制。
在上述实施例的液压型风力发电高电压穿越控制系统的基础上，相对应的本发明实施例还提出一种液压型风力发电高电压穿越控制方法，该控制方法是一种多场耦合、多学科交叉、强非线性、高瞬态的无能量损耗的控制策略，通过控制变量马达排量，在保证发电机转速满足并网转速需求的同时实现风电机组高电压穿越过程中的有功功率控制和功率平滑控制，通过控制发电机输出的动态感性无功电流实现风电机组高电压穿越过程中的无功功率补偿。该控制方法具体包括：
针对风电机组高电压穿越过程中涉及的有功功率控制和有功功率平滑：
当电网23电压升高时，多功能仪表22将信号传送到转速控制器15和有功功率控制器18中，转速控制器15通过接收流量传感器14采集的高压管路6的流量、第二转速转矩传感器19采集的励磁同步发电机20输入的转速和转矩以及多功能仪表22采集的电网23频率，调整变量马达16的摆角，进而调节变量马达16的排量，使励磁同步发电机20的转速维持在1500r/min±6r/min，保证励磁同步发电机20转速满足并网转速需求；有功功率控制器18通过接收风速传感器1采集的风速、第一转速转矩传感器4采集的定量泵5输入的转速和转矩、第二转速转矩传感器19采集的励磁同步发电机20输入的转速和转矩、多功能仪表22采集的电网23频率和有功功率，调整变量马达16的摆角，进而调节变量马达16的排量，实现风机2能量的释放。
当故障切除后，多功能仪表22将电网23的频率和有功功率传送到有功功率控制器18中，有功功率控制器18通过控制变量马达16的摆角，增大风机2的转速，实现能量的储存，使励磁同步发电机20有功功率快速恢复至实际风况对应的输出功率，使电网23快速恢复至故障前的状态；同时有功功率控制器18通过多功能仪表22采集电网23的有功功率、高压压力传感器24采集的高压管路6的压力、低压压力传感器25采集的低压管路7的压力和流量传感器14采集的系统流量，柔性控制变量马达16的排量，实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制。否则，高电压穿越在100ms内均高于130％或在1000ms内均高于125％或在2000ms内均高于120％或在10s内均高于115％，说明此时电网23发生了短时间内无法修复的故障，风力发电机组切出电网23。
针对风电机组高电压穿越中涉及的无功功率补偿控制：
当电网电压升高时，多功能仪表22发出信号，无功功率控制器21通过多功能仪表22采集电网23的电压和频率，调节励磁同步发电机20的输出动态感性无功电流，且响应时间不大于40ms，进行无功功率支撑，同时输入的感性无功电流满足ITL≥1.5×(UT-1.1)In,(1.1≤UT≤1.3)；当电网23的电压降低时，无功功率控制器21控制励磁同步发电机20停止输出感性无功电流，实现电网23的电压恢复。
本发明实施例中的液压型风力发电高电压穿越控制方法，通过动态改变变量马达排量实现有功功率控制和有功功率平滑控制，同时通过控制励磁同步发电机输出的动态感性无功电流进而实现了高电压穿越过程中的无功功率补偿。
图3所示是本发明一种液压型风力发电高电压穿越控制方法的工作流程图。首先，多功能仪表22实时监测电网电压的状态，当监测到电网23任意一相电压高于额定电压的110％时，转速控制器15通过接收流量传感器14采集的高压管路6的流量、第二转速转矩传感器19采集的励磁同步发电机20输入的转速和转矩以及多功能仪表22采集的电网频率，调整变量马达16的摆角，从而调节变量马达16的排量，进而调节励磁同步发电机20的转速维持在1500r/min±6r/min；有功功率控制器18通过接收风速传感器1采集的风速、第一转速转矩传感器4采集的定量泵5输入的转速和转矩、第二转速转矩传感器19采集的励磁同步发电机20输入的转速和转矩、多功能仪表22采集的电网频率和有功功率，调整变量马达16的摆角，进而调节变量马达16的排量，实现风机2能量的释放；无功功率控制器21通过多功能仪表22采集电网23的电压和频率，调节励磁同步发电机20的输出动态感性无功电流，且响应时间不大于40ms，进行无功功率支撑，支撑电网23恢复至故障前的状态，完成高电压穿越；
同时多功能仪表22还需要监测电网23的电压是否在100ms内均低于原状态的130％、在1000ms内均低于原状态的125％、在2000ms内均低于原状态的120％、在10s内均低于原状态的115％，如果是，有功功率控制器18通过控制变量马达16的摆角，进而调节变量马达16的排量增大风机2转速，实现能量的储存，使励磁同步发电机20有功功率快速恢复至实际风况对应的输出功率；无功功率控制器控制调节励磁同步发电机20停止输出感性无功电流，使电网23快速恢复至故障前的状态；且有功功率控制器18通过多功能仪表22采集电网23的有功功率、高压压力传感器24采集的高压管路的压力、低压压力传感器25采集的低压管路压力和流量传感器14采集的系统流量，柔性控制变量马达16排量，实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制。否则，说明此时电网23发生了短时间内无法修复的故障，风力发电机组切出电网23。
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。

Claims (5)

1.一种液压型风力发电高电压穿越控制系统，其特征在于，所述系统包括：风力机部分、定量泵-变量马达液压主传动系统和发电机部分，其中，风力机部分的风机与定量泵-变量马达液压主传动系统的定量泵同轴刚性连接，发电机部分的励磁同步发电机与定量泵-变量马达液压主传动系统的变量马达同轴刚性连接；
所述风力机部分包括风速传感器(1)、第一转速转矩传感器(4)；
发电机部分包括励磁同步发电机(20)、无功功率控制器(21)、多功能仪表(22)和电网(23)；励磁同步发电机(20)通过第二传动轴(17)与变量马达(16)同轴相连，用于接收系统中能量，并将其传送给电网(23)；多功能仪表(22)安装于电网(23)上，用于采集电网(23)的电压、频率和有功功率；
定量泵-变量马达液压主传动系统包括转速控制器(15)、有功功率控制器(18)、变量马达(16)、第二转速转矩传感器(19)、高压压力传感器(24)、低压压力传感器(25)；
转速控制器(15)输入端分别连接流量传感器(14)、第二转速转矩传感器(19)和多功能仪表(22)，转速控制器(15)输出端连接变量马达(16)，用于电网(23)电压升高时，通过调节变量马达(16)的摆角，进而调节励磁同步发电机(20)的转速，保证励磁同步发电机(20)转速满足并网转速需求；
有功功率控制器(18)输入端分别连接第一转速转矩传感器(4)、第二转速转矩传感器(19)、多功能仪表(22)、风速传感器(1)、高压压力传感器(24)、低压压力传感器(25)，有功功率控制器(18)输出端连接变量马达(16)，用于电网(23)电压升高时，调整变量马达(16)的摆角，从而实现风机(2)能量的释放，同时调整变量马达(16)的摆角实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制；
无功功率控制器(21)输入端连接多功能仪表(22)，无功功率控制器(21)输出端连接励磁同步发电机(20)，用于在电网(23)电压升高时，调节励磁同步发电机(20)的输出动态感性无功电流。
2.根据权利要求1所述的液压型风力发电高电压穿越控制系统，其特征在于，所述定量泵-变量马达液压主传动系统包括定量泵(5)、高压管路(6)、低压管路(7)、第一单向阀(8)、第二单向阀(9)、溢流阀(10)、补油泵(11)、油箱(12)、安全阀(13)、流量传感器(14)、第二传动轴(17)；
定量泵(5)与风力机部分的风机(2)同轴相连，定量泵(5)的进油口从低压管路(7)吸油，定量泵(5)的压油口通过高压管路(6)输出高压油；高压管路(6)上安装有流量传感器(14)、高压压力传感器(24)；低压管路(7)上安装有低压压力传感器(25)；安全阀(13)跨接在高压管路(6)和低压管路(7)之间；补油泵(11)吸油口与油箱(12)相连，补油泵(11)压油口分别连接第一单向阀(8)和第二单向阀(9)的一端；第一单向阀(8)的另一端连接到高压管路(6)，第二单向阀(9)的另一端连接到低压管路(7)，第一单向阀(8)和第二单向阀(9)在系统中可防止系统中的液压油回流入补油泵(11)中；溢流阀(10)跨接在补油泵(11)压油口与油箱(12)之间，用于控制补油泵输出液压油的压力；变量马达(16)的吸油口与高压管路(6)相连，变量马达(16)的排油口与低压管路(7)相连，变量马达(16)通过第二传动轴(17)与发电机部分的励磁同步发电机(20)同轴相连，变量马达(16)受到高压液压油的驱动将液压能转化为动能，进而将能量传送到发电机部分；第二转速转矩传感器(19)安装于第二传动轴(17)上，用于采集定量泵(5)传送给励磁同步发电机(20)的转速和转矩。
3.根据权利要求2所述的液压型风力发电高电压穿越控制系统，其特征在于，所述风力机部分包括风机(2)、第一传动轴(3)；
所述风速传感器(1)安装于风机(2)附近；风机(2)通过第一传动轴(3)与定量泵(5)刚性连接；第一转速转矩传感器(4)安装于第一传动轴(3)上。
4.一种应用于权利要求1～3任一项权利要求所述的液压型风力发电高电压穿越控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
当电网(23)电压升高时，多功能仪表(22)将信号传送到转速控制器(15)和有功功率控制器(18)中，转速控制器(15)通过接收流量传感器(14)采集的高压管路(6)的流量、第二转速转矩传感器(19)采集的励磁同步发电机(20)输入的转速和转矩以及多功能仪表(22)采集的电网(23)频率，调整变量马达(16)的摆角，进而调节变量马达(16)的排量，使励磁同步发电机(20)的转速维持在1500r/min±6r/min，保证励磁同步发电机(20)转速满足并网转速需求；有功功率控制器(18)通过接收风速传感器(1)采集的风速、第一转速转矩传感器(4)采集的定量泵(5)输入的转速和转矩、第二转速转矩传感器(19)采集的励磁同步发电机(20)输入的转速和转矩、多功能仪表(22)采集的电网(23)频率和有功功率，调整变量马达(16)的摆角，进而调节变量马达(16)的排量，实现风机(2)能量的释放；
当故障切除后，多功能仪表(22)将电网(23)的频率和有功功率传送到有功功率控制器(18)中，有功功率控制器(18)通过控制变量马达(16)的摆角，增大风机(2)的转速，实现能量的储存，使励磁同步发电机(20)有功功率快速恢复至实际风况对应的输出功率，使电网(23)快速恢复至故障前的状态；同时有功功率控制器(18)通过多功能仪表(22)采集电网(23)的有功功率、高压压力传感器(24)采集的高压管路(6)的压力、低压压力传感器(25)采集的低压管路(7)的压力和流量传感器(14)采集的系统流量，柔性控制变量马达(16)的排量，实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当电网电压升高时，多功能仪表(22)发出信号，无功功率控制器(21)通过多功能仪表(22)采集电网(23)的电压和频率，调节励磁同步发电机(20)的输出动态感性无功电流，且响应时间不大于40ms，进行无功功率支撑，同时输入的感性无功电流满足ITL≥1.5×(UT-1.1)In,(1.1≤UT≤1.3)；
当电网(23)的电压降低时，无功功率控制器(21)控制励磁同步发电机(20)停止输出感性无功电流，实现电网(23)的电压恢复。
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