一种风电机组的控制方法、控制器及其控制系统

摘要

本发明提供一种风电机组控制方法、控制器及其控制系统，该方法包括：获取轮毂前方叶轮直径2-3倍距离处的气流速度，叶轮当前时刻的桨距角，以及发电机转动角速度，计算叶轮的气动转矩，并计算出对应的电磁转矩；获得当前的转矩给定值和桨距角给定值；修正转矩控制器或变桨控制输出的给定值。该控制器包括：气动转矩计算模块、转矩控制器、变桨控制器以及控制器给定值修正模块。该控制系统包括激光雷达风速测量仪、风电机组以及上述的控制器。本发明使风电机组的控制系统能够提前响应风速的变化，修正变桨和转矩控制的效果，提高风电机组的风能利用率，有助于解决由于叶轮惯性和变桨系统延迟造成的整机疲劳载荷和发电量损失。

主权项

1.一种风电机组的控制方法，其特征在于包括以下步骤：A、获取轮毂前方叶轮直径2-3倍距离处的气流速度V_Wind，叶轮当前时刻的桨距角β，以及发电机转动角速度ω_M，计算叶轮的气动转矩，并计算出对应的电磁转矩，计算公式为$Q_M=\frac{\mathrm{\pi \rho }{R}^5{C}_p(\lambda ,\beta )}{{2\lambda }^3{G}^3}{\omega }_M^2$其中，ρ为空气密度，R为叶轮半径，C_P(λ,β)为风能利用系数，λ为叶尖速比，G为传动齿轮箱传动比，ω_M的单位为rad/s；B、获得当前转矩控制器输出的转矩给定值T_dem；C、获取当前变桨控制器输出的桨距角给定值P_dem；D、修正转矩控制器或变桨控制输出的给定值，D1、当当前风机运行的发电功率在额定功率以下，且Q_M小于发电机的额定或最大转矩Q_E时，将T_dem修正为T'_dem=T_dem+(△T/t_W)×t_step，其中，△T=Q_M-T_dem，t_W为气流到达叶轮的时间，t_step为控制器的输出周期，当Q_M与Q_E相等时，停止修正，D2、当当前风机运行的发电功率在额定功率以下，且Q_M大于发电机的额定或最大转矩Q_E时，将P_dem修正为P'_dem=P_min+(△P'/t_W)×t_step，其中，P_min为最小桨距角，△P'=P_des-P_opt，P_des为V_Wind对应的设计桨距角值，P_opt为当前最优桨距角，当Q_M与Q_E相等，或P_dem与P'_dem相同时，停止修正，D3、当前风电机组运行的发电功率在额定功率以上，且Q_M大于发电机的当前的转矩值时，将P_dem修正为P'_dem=P_dem+(△P/t_W)×t_step，其中，△P=P_des-P_dem，当Q_M与Q_E相等，或P_dem与P'_dem相同时，停止修正，D4、当前风电机组运行的发电功率在额定功率以上，且Q_M小于发电机的当前的转矩值时，将P_dem修正为P'_dem=P_dem+(△P/t_W)×t_step，当Q_M与Q_E相等，或P_dem与P_'dem相同，或者达到P_min时，停止修正，其中，△P=P_des-P_dem。