CN113323801A - 一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法 - Google Patents
一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113323801A CN113323801A CN202110590786.7A CN202110590786A CN113323801A CN 113323801 A CN113323801 A CN 113323801A CN 202110590786 A CN202110590786 A CN 202110590786A CN 113323801 A CN113323801 A CN 113323801A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- variable pitch
- pitch
- blades
- blade
- variable
- 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.)
- Pending
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
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
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/328—Blade pitch angle
-
- 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
本发明提供了一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法,通过预设的虚拟变桨执行机构模型计算预估的变桨位置,与实际检测的变桨位置比较,计算修正值,并确定最终变桨控制指令。本发明采用预估的变桨位置,克服了传统方式中仅考虑变桨控制指令,未充分包含变桨执行机构的动态响应,弥补三支叶片变桨机构实时修正值不够精确的问题。本发明采用预设的虚拟变桨执行机构的方式引入到修正逻辑中,更加精准的对初始变桨速率指令进行修正,保证三支叶片的变桨执行机构对风速的实时响应,避免由于变桨不同步造成的叶轮气动不平衡的问题。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域,特别涉及一种在风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法。
背景技术
风力发电机组在不同风速下有不同的功率控制策略,在达到额定风速以后,通过变桨控制以发电机转速控制在设定点为目标。变桨控制一般以实际转速与转速设定点的差值为控制输入,采用控制算法计算相应的变桨位置或变桨速率指令,并将其传递给变桨执行器进行变桨操作,通过改变三只叶片的桨距角位置来控制风能吸收从而维持发电机转速在额定转速。由于变桨执行机构一般采用电动或液压变桨,其从收到指令到实际动作由于指令传递等原因电机或液压装置响应有一定的延时,同时由于变桨执行机构由一系列电动或液压元件构成,其不可避免存在一些信号跳变,漂移甚至未执行变桨指令的问题,因此有必要进行变桨控制策略的调整,使风机控制器通过对已有的变桨指令进行修正,达到去除变桨执行机构漂移的目的。
现有针对此问题的技术方案包括:根据风力发电机组的当前转速及转速设定值之差作为变桨控制器的输入,计算当前变桨控制指令,同时通过采集实际的变桨位置或速率,对当前的变桨控制指令进行修正后作为最终的变桨控制指令传递给变桨执行机构。但其修正值仅考虑指令输入与实际检测的差值,其中间尚存在变桨执行机构,未考虑变桨执行机构的动态响应,导致其修正值仍存在一些偏差,其偏差如长时间未进行自动修正,三支叶片变桨位置不同会加剧叶轮气动不平衡,导致机组出力影响及大部件的运行弯矩。由于三个变桨执行机构可能存在不同的动态响应,其修正系数也应有所不同。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷,本发明的目的是提供一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法,替代已有方案的仅考虑变桨控制指令与执行情况的差别,从而避免由于未考虑变桨执行机构动态响应造成的修正值偏差带来的问题。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是:一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法,包括预设的一阶或二阶的三个变桨执行机构分别对三个叶片进行变桨操作,其特征是控制方法包括如下步骤:
在当前的检测周期内分别检测三个叶片的实际变桨位置,获取当前时刻三个叶片的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构分别计算预估当前时刻三个叶片变桨位置;
分别将检测到的三个叶片的实际变桨位置与预估的三个叶片变桨位置做差并分别乘以三个叶片的变桨速率修正系数,分别得到当前时刻三个叶片的变桨修正值;
在前一检测周期内分别检测前一时刻三个叶片的实际变桨位置,分别获取前一时刻三个叶片的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构分别计算前一时刻预估的三个叶片变桨位置;
分别将前一时刻检测到的三个叶片的实际变桨位置与前一时刻预估的三个叶片变桨位置做差并分别乘以三个叶片的变桨速率修正系数,分别得到前一时刻三个叶片的变桨修正值;
分别将当前时刻与前一时刻三个叶片的变桨修正值做差并除以控制周期DT分别得到三个叶片的变桨速率修正分量;
分别将当前时刻与前一时刻的三个叶片的变桨控制指令做差并除以控制周期DT分别得到三个叶片的初始变桨指令;
分别将三个叶片的初始变桨指令与三个叶片的变桨速率修正分量做差分别得到三个叶片的最终变桨控制指令并传递给三个变桨执行机构进行变桨操作。
本发明的创造性如下:
1、已有技术方案中为考虑三个变桨执行机构的响应偏差,一般采用引入变桨控制指令及实际执行情况,对变桨控制指令进行实时修正,但此方案由于仅考虑变桨控制指令,其修正逻辑未充分包含变桨执行机构的动态响应。本发明创新地采用了预设的虚拟变桨执行机构对变桨控制指令计算得到预估的变桨位置,从而引入修正逻辑,更精准的对变桨速率指令进行修正。
2、本发明可以通过预估变桨实际位置,其与实际检测的变桨位置做比较计算修正值,从而更多地考虑变桨执行机构动态响应对变桨速率控制指令的影响,减少三支叶片变桨不同步带来的气动不平衡引起的相关机组出力及受载问题。
附图说明
图1是本发明实施例风力发电机组变桨执行机构叶片1的漂移修正控制方法流程图。
图2是本发明实施例风力发电机组变桨执行机构叶片2的漂移修正控制方法流程图。
图3是本发明实施例风力发电机组变桨执行机构叶片3的漂移修正控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法进行详细描述。
如图1所示,在当前的检测周期内检测叶片1的实际变桨位置。获取当前时刻叶片1的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构计算预估的当前时刻的叶片1变桨位置。将检测到的叶片1的实际变桨位置与预估的叶片1变桨位置做差并乘以叶片1的变桨速率修正系数得到当前时刻的叶片1的变桨修正值。在前一检测周期内检测前一时刻叶片1的实际变桨位置。获取前一时刻叶片1的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构计算前一时刻预估的叶片1变桨位置。将前一时刻检测到的叶片1的实际变桨位置与前一时刻预估的叶片1变桨位置做差并乘以叶片1的变桨速率修正系数得到前一时刻叶片1的变桨修正值。将当前时刻与前一时刻的叶片13的变桨修正值做差并除以控制周期DT得到叶片1的变桨速率修正分量。将当前时刻与前一时刻的叶片1的变桨控制指令做差并除以控制周期DT得到叶片1的初始变桨指令。将叶片1的初始变桨指令与叶片1的变桨速率修正分量做差得到叶片1的最终变桨控制指令并传递给变桨执行机构1进行变桨操作。
如图2所示,在当前的检测周期内检测叶片2的实际变桨位置。获取当前时刻叶片2的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构计算预估的当前时刻的叶片2变桨位置。将检测到的叶片2的实际变桨位置与预估的叶片2变桨位置做差并乘以叶片2的变桨速率修正系数得到当前时刻的叶片2的变桨修正值。在前一检测周期内检测前一时刻叶片2的实际变桨位置。获取前一时刻叶片2的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构计算前一时刻预估的叶片2变桨位置。将前一时刻检测到的叶片2的实际变桨位置与前一时刻预估的叶片2变桨位置做差并乘以叶片2的变桨速率修正系数得到前一时刻叶片2的变桨修正值。将当前时刻与前一时刻的叶片2的变桨修正值做差并除以控制周期DT得到叶片2的变桨速率修正分量。将当前时刻与前一时刻的叶片2的变桨控制指令做差并除以控制周期DT得到叶片2的初始变桨指令。将叶片2的初始变桨指令与叶片2的变桨速率修正分量做差得到叶片2的最终变桨控制指令并传递给变桨执行机构2进行变桨操作。
如图3所示,在当前的检测周期内检测叶片3的实际变桨位置。获取当前时刻叶片3的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构计算预估的当前时刻的叶片3变桨位置。将检测到的叶片3的实际变桨位置与预估的叶片3变桨位置做差并乘以叶片3的变桨速率修正系数得到当前时刻的叶片3的变桨修正值。在前一检测周期内检测前一时刻叶片3的实际变桨位置。获取前一时刻叶片3的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构计算前一时刻预估的叶片3变桨位置。将前一时刻检测到的叶片3的实际变桨位置与前一时刻预估的叶片3变桨位置做差并乘以叶片3的变桨速率修正系数得到前一时刻叶片3的变桨修正值。将当前时刻与前一时刻的叶片3的变桨修正值做差并除以控制周期DT得到叶片3的变桨速率修正分量。将当前时刻与前一时刻的叶片3的变桨控制指令做差并除以控制周期DT得到叶片3的初始变桨指令。将叶片3的初始变桨指令与叶片3的变桨速率修正分量做差得到叶片3的最终变桨控制指令并传递给变桨执行机构3进行变桨操作。
如图1所示,叶片1的漂移修正控制方法具体步骤如下:
1.获取当前时刻叶片1的变桨位置指令Pitchdemand1。
2.通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构简化模型计算,得到预估的当前时刻叶片1桨距角位置Pitchestimated1。
3.检测当前时刻叶片1的变桨实际位置Pitchposition1。
4.对当前时刻叶片1的变桨实际位置Pitchposition1与预估的当前时刻叶片1桨距角位置Pitchestimated1做差得到叶片1当前检测的桨距角位置与当前预估桨距角位置之差。
5.获取叶片1的变桨速率修正系数Corr1。
6.将叶片1的变桨速率修正系数Corr1与叶片1当前检测的桨距角位置与当前预估桨距角位置之差乘积得到当前时刻叶片1的变桨修正值。
7.获取前一时刻叶片1的变桨位置指令L_Pitchdemand1。
8.通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构简化模型计算得到预估的前一时刻叶片1桨距角位置L_Pitchestimated1。
9.检测前一时刻叶片1的变桨实际位置L_Pitchposition1。
10.对前一时刻叶片1的变桨实际位置L_Pitchposition1与预估的前一时刻叶片1桨距角位置L_Pitchestimated1做差得到叶片1前一时刻检测的桨距角位置与前一时刻预估桨距角位置之差。
11.获取叶片1的变桨速率修正系数Corr1。
12.将叶片1的变桨速率修正系数Corr1与叶片1前一时刻检测的桨距角位置与前一时刻预估桨距角位置之差乘积得到前一时刻叶片1的变桨修正值。
13.将第6步的当前时刻叶片1的变桨修正值与第12步得到的前一时刻叶片1的变桨修正值做差得到叶片1当前时刻检测与预估桨距角位置之差与前一时刻检测与预估桨距角位置之差的差。
14.获取控制周期DT。
15.将第13步计算值与第14步控制周期DT相除得到叶片1修正的变桨速率分量。
16.将当前时刻叶片1的变桨位置指令Pitchdemand1与前一时刻叶片1的变桨位置指令L_Pitchdemand1做差得到叶片1当前时刻与前一时刻变桨位置指令之差。
17.将第16步计算值与第14步控制周期DT相除得到叶片1初始变桨速率指令。
18.将叶片1初始变桨速率指令与第15步叶片1修正的变桨速率分量相减得到叶片1最终变桨速率指令。
19.将叶片1最终变桨速率指令传递给变桨执行机构1,进行变桨操作。
如图2、图3所示,同样地,按照上述方法,叶片2及叶片3的变桨执行机构接受修正后的叶片最终变桨速率指令进行变桨操作。
本发明采用虚拟的变桨执行机构模型为一阶或二阶,此为简化模型,但不限于此方式,其他如更为复杂的变桨执行机构建模方式同样可以采用。
本发明采用实际检测的变桨位置与预估变桨位置计算修正位置值,并求导计算修正速率值,但不限于此方式,其他如先进行求导计算变桨速率再进行修正速率值计算同样可以采用。
本发明采用实际检测的变桨位置与预估变桨位置计算修正值,其直接采用测量值未进行滑动平均或其他滤波处理,目的是实际还原变桨执行机构执行情况,但不限于此方式,其他如采用一定方式的滑动平均或滤波处理后的实际变桨执行位置同样可以采用。
本发明变桨执行机构采用的是速率控制,但不限于此方式,其他如变桨位置控制等同样可以采用。
本发明采用的是设定简化的一阶或二阶变桨执行机构模型,其参数为固定,但不限于此方式,其他如实时或周期性的对变桨执行机构模型进行辨识后参数更新等同样可以采用。
本发明采用的是三个相同的变桨速率修正系数,但不限于此方式,其他如不同的变桨速率修正系数或实时更新的变桨速率修正系数等同样可以采用。
Claims (1)
1.一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法,包括预设的一阶或二阶的三个变桨执行机构分别对三个叶片进行变桨操作,其特征是控制方法包括如下步骤:
在当前的检测周期内分别检测三个叶片的实际变桨位置,获取当前时刻三个叶片的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构分别计算预估当前时刻三个叶片变桨位置;
分别将检测到的三个叶片的实际变桨位置与预估的三个叶片变桨位置做差并分别乘以三个叶片的变桨速率修正系数,分别得到当前时刻三个叶片的变桨修正值;
在前一检测周期内分别检测前一时刻三个叶片的实际变桨位置,分别获取前一时刻三个叶片的变桨控制指令,通过预设的一阶或二阶的变桨执行机构分别计算前一时刻预估的三个叶片变桨位置;
分别将前一时刻检测到的三个叶片的实际变桨位置与前一时刻预估的三个叶片变桨位置做差并分别乘以三个叶片的变桨速率修正系数,分别得到前一时刻三个叶片的变桨修正值;
分别将当前时刻与前一时刻三个叶片的变桨修正值做差并除以控制周期DT分别得到三个叶片的变桨速率修正分量;
分别将当前时刻与前一时刻的三个叶片的变桨控制指令做差并除以控制周期DT分别得到三个叶片的初始变桨指令;
分别将三个叶片的初始变桨指令与三个叶片的变桨速率修正分量做差分别得到三个叶片的最终变桨控制指令并传递给三个变桨执行机构进行变桨操作。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110590786.7A CN113323801A (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110590786.7A CN113323801A (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113323801A true CN113323801A (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=77422041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110590786.7A Pending CN113323801A (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113323801A (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003113769A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ブレードピッチ角度制御装置および風力発電装置 |
CN102506011A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-06-20 | 国电联合动力技术有限公司 | 变桨距风力发电机组桨距位置同步校正方法 |
CN103742362A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-23 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 直驱永磁风力发电机组的独立变桨控制系统及方法 |
CN104214044A (zh) * | 2013-05-30 | 2014-12-17 | 成都阜特科技股份有限公司 | 双馈式变速变桨风力发电机组的独立变桨距控制方法 |
CN106870283A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-06-20 | 南京信息工程大学 | 教学用小型风力发电机变速率变桨控制方法及控制系统 |
CN109458295A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-12 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组的变桨控制方法、装置、电子设备和介质 |
CN113738577A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-03 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风力发电机组独立变桨控制方法和系统 |
-
2021
- 2021-05-28 CN CN202110590786.7A patent/CN113323801A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003113769A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ブレードピッチ角度制御装置および風力発電装置 |
CN102506011A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-06-20 | 国电联合动力技术有限公司 | 变桨距风力发电机组桨距位置同步校正方法 |
CN104214044A (zh) * | 2013-05-30 | 2014-12-17 | 成都阜特科技股份有限公司 | 双馈式变速变桨风力发电机组的独立变桨距控制方法 |
CN103742362A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-23 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 直驱永磁风力发电机组的独立变桨控制系统及方法 |
CN106870283A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-06-20 | 南京信息工程大学 | 教学用小型风力发电机变速率变桨控制方法及控制系统 |
CN109458295A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-12 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组的变桨控制方法、装置、电子设备和介质 |
CN113738577A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-03 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风力发电机组独立变桨控制方法和系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gao et al. | Pitch control for wind turbine systems using optimization, estimation and compensation | |
CN107002636B (zh) | 用于估计风速,包括计算针对叶片扭转调节的桨距角的方法 | |
EP3749853B1 (en) | Determining control settings for a wind turbine | |
CN102011700B (zh) | 风轮机控制方法和系统 | |
CN108533451B (zh) | 一种风力发电机组的变桨控制方法 | |
CN109312714B (zh) | 考虑噪声的风力涡轮机的控制 | |
CN106545467B (zh) | 一种风力发电机组变桨距系统顺桨能量不足预警方法 | |
CN101586527A (zh) | 用于阻尼风力涡轮机塔架振动的方法和设备 | |
CN109416523B (zh) | 在低电压电网事件期间使用mpc控制风力涡轮机 | |
EP2767709A1 (en) | Wind turbine control method and system | |
CN110566402B (zh) | 一种永磁直驱风机主控系统机组自动启停的控制方法 | |
CN105351153A (zh) | 风电机组变桨控制器的性能评估方法 | |
CN104426448A (zh) | 用于压缩机的控制参数自整定方法 | |
CN105649875A (zh) | 风力发电机组的变桨控制方法及装置 | |
CN104533713A (zh) | 控制风力发电机组停机的方法和装置 | |
CN110630438B (zh) | 一种风力发电机组的偏航系统的控制方法及装置 | |
CN103590973B (zh) | 一种应用于风力发电机组大风工况下的变桨控制方法 | |
CN113323801A (zh) | 一种风力发电机组变桨执行机构漂移修正的控制方法 | |
WO2019174189A1 (zh) | 一种动态辨识及控制参量再修正系统及方法 | |
CN104234934B (zh) | 一种风力发电机转速控制方法 | |
CN113738577B (zh) | 一种风力发电机组独立变桨控制方法和系统 | |
CN111720271A (zh) | 一种风电机组载荷在线预测的智能方法及风电机组 | |
CN105402087A (zh) | 风电机组变桨距切换控制方法 | |
CN113236488B (zh) | 一种基于发电机转速裕量的变桨控制方法、系统和设备 | |
EP4166782A1 (en) | Wind turbine model predictive control (mpc) with thrust and/or power correction |
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 | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210831 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |