一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置，该方法步骤包括：实时检测发电机组运行时的输出参数，根据输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制；进行变桨控制时，实时判断发电机组的运行状态，若判断到为超速状态，启动超速抑制控制，调整当前变桨控制的控制参数，由调整后的控制参数进行变桨控制，以调整变桨控制的响应速度使得快速降低发电机组运行速度，否则保持当前变桨控制；该装置包括变桨控制单元、超速判断及抑制单元。本发明专利技术能够抑制风力发电机组发生超速，提高包括极端阵风工况下风电机组的运行可靠性，且具有实现控制简单、所需控制成本低、控制精度高以及控制实现灵活的优点。

Method and device for controlling overspeed of wind power set

The invention discloses a method and device to control speed of wind turbine, the method comprises the following steps: output parameters real-time detection of power generators, according to the real-time detection of the output parameters of the value of the difference between the target and the control values of the variable pitch control of generator; variable pitch control, operating state judgment power the real-time unit, if the judge to speed, start overdrive control, adjust the control parameters of variable pitch control, variable pitch control by the control parameters adjusted, to adjust the response speed of the propeller control fast speed reduction unit, or maintain the current pitch control; the device consists of a variable pitch control unit, the overspeed judgment and suppression unit. The invention can inhibit the occurrence of wind turbine speed, improve the reliability of the operation conditions including extreme gust of wind turbine, and has simple control, the required control of low cost, high control precision and control to achieve the advantages of flexible.

【技术实现步骤摘要】
一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置
本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置。
技术介绍
风力放电机组中使用较为普遍的为变速恒频风力发电机组，该类型的机组均是通过对变流器和变桨系统的控制，实现以下过程：1)额定功率以下的变速区间，风力发电机组以最大能量捕获方式运行；2)达到额定功率时，风力发电机组通过变桨控制，实现风力发电机组的恒功率、恒转速方式运行。目前风力发电机组中变桨控制通常都是通过主控系统向变桨系统发送桨距角指令，变桨系统接收到桨距角指令后，驱动变桨电机执行给定的桨距角。根据变桨系统的特性，变桨系统的数学模型可等效为“二阶系统+延时环节”，这是由于在上述变桨控制过程中变桨系统从接收到主控系统发送过来的桨距指令到执行对应的动作，中间有一个响应延时，即变桨系统响应存在滞后特性，尤其当风力发电机组的风轮直径越来越大时(惯性增大)，这种滞后特性将越来越明显。变桨系统上述固有的滞后特性使得不利于变桨控制对转速的及时控制，当风力发电机组面临极端阵风时，尤其是大惯性风力发电机组，极易发生因风速变化太快、转速快速上升而同时变桨系统响应过慢导致超速保护停机，增大了风机的极限载荷。上述变桨控制方式当处于极端阵风工况下时，由于变桨系统的滞后特性会出现由于超速停机所导致的极限载荷增大现象，频繁的超速停机也会降低风电机组运行可靠性，不利于风机的稳健运行。为解决风力发电机组在极端阵风等工况时的超速问题，目前通常是在风力发电机组设计阶段，通过加强结构设计来增加极限载荷，保证风机的结构强度，但该类方式所需成本高，同时会增加风力发电机组的重量，不利于风力发电机组的轻量化设计。风力发电机组正朝着大功率等级、大风轮直径的方向发展，其重量和惯性越来越大，而大型风力发电机组更易在极端阵风下发生超速保护停机而引起极限载荷增大，因此亟需提供一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法，以提高风电机组在极端阵风等工况时的运行可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现控制简单、所需控制成本低、控制精度高以及控制实现灵活的能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置，提高包括极端阵风工况时风力发电机组的运行可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法，步骤包括：实时检测发电机组运行时的输出参数，根据所述输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制；所述进行变桨控制时，实时判断发电机组的运行状态，若判断到为超速状态，启动超速抑制控制，调整当前变桨控制的控制参数，由调整后的控制参数进行变桨控制，以调整变桨控制的响应速度使得快速降低发电机组运行转速；否则保持当前变桨控制。作为本专利技术方法的进一步改进：所述启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小调整所述控制参数。作为本专利技术方法的进一步改进：所述启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小按照线性比例或非线性比例调整所述控制参数。作为本专利技术方法的进一步改进：所述变桨控制具体采用PID控制，通过所述PID控制调整桨距角以进行变桨控制。作为本专利技术方法的进一步改进：所述控制参数具体为所述PID控制中Kp比例系数；所述启动超速抑制控制时，增大调整所述Kp比例系数。作为本专利技术方法的进一步改进：所述实时检测发电机组运行时的输出参数时，还包括对检测到的输出参数进行低通滤波，得到滤波后输出参数输出步骤。一种能够抑制风力发电机组超速的控制装置，包括：变桨控制单元，用于实时检测发电机组运行时的输出参数，根据所述输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制；超速判断及抑制单元，用于进行变桨控制时，实时判断发电机组的运行状态，若判断到为超速状态，启动超速抑制控制，调整当前变桨控制的控制参数，使得由调整后的控制参数进行变桨控制，以调整所述变桨控制的响应速度使得快速降低发电机组运行转速；否则保持当前变桨控制。作为本专利技术装置的进一步改进：所述超速抑制单元启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小调整所述控制参数。作为本专利技术装置的进一步改进：所述超速判断及抑制单元启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小按照线性比例或非线性比例调整所述控制参数。作为本专利技术装置的进一步改进：所述变桨控制单元包括PID控制器，所述PID控制器分别输入所述输出参数的实时检测值、目标控制值，经过PID控制后输出控制量调整桨距角以进行变桨控制。作为本专利技术装置的进一步改进：所述超速抑制单启动超速抑制控制时，具体增大调整所述PID控制器中Kp比例系数。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术进行变桨控制时，实时检测发电机组的运行状态，正常状态时保持变桨控制状态；判断到处于超速状态时，则启动超速抑制控制，充分考虑变桨响应的滞后特性，通过调整变桨控制的控制参数来调整变桨控制的响应速度，使叶片往顺桨位变桨，从而快速降低发电机的实际转速，实现超速抑制，有效减少因超速导致的停机次数，降低了极限载荷，从而提高了风力发电机组在极端阵风等各种工况时的运行可靠性；2)本专利技术控制实现方法简单，实现成本低，无需增加额外硬件成本，可适应于各种不同类型的大型风力发电机组，方法通用型强；3)本专利技术采用PID进行变桨控制，在基于PID进行变桨控制的基础上，当风力发电机组处于超速状态时，通过调整PID控制的控制参数，可以有效调整变桨控制的响应速度，从而降低发电机组运行速度，从而兼具PID变桨控制的优势，以及能够抑制风力发电机组在极端阵风等各种工况时的超速现象。附图说明图1是本专利技术实施例1能够抑制风力发电机组超速的控制方法的实现流程示意图。图2是本专利技术实施例1进行变桨控制的实现原理流程示意图。图3是本专利技术实施例2进行PID变桨控制的实现原理示意图。图4是本专利技术实施例2两种调整控制参数的实现原理示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1：如图1、2所示，本实施例能够抑制风力发电机组超速的控制方法，步骤包括：1)实时检测发电机组运行时的输出参数，根据输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制；2)进行变桨控制时，实时判断发电机组的运行状态，若判断到为超速状态，启动超速抑制控制，调整当前变桨控制的控制参数，由调整后的控制参数进行变桨控制，以调整变桨控制的响应速度使得快速降低发电机组运行转速；否则保持当前变桨控制。本实施例基于输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制，进行变桨控制时，实时检测发电机组的运行状态，正常状态时，保持变桨控制状态；判断到处于超速状态时，则启动超速抑制控制，充分考虑变桨响应的滞后特性，通过调整变桨控制的控制参数来调整变桨控制的响应速度，使叶片往顺桨位变桨，从而快速降低发电机的实际转速，实现超速抑制，有效减少因超速导致的停机次数，降低了极限载荷，从而提高了风力发电机组在极端阵风等各种工况时的运行可靠性。如图2所示，本实施例具体通过实时检测发电机组的转速值判断发电机组的运行状态，若实时转速值小于预设超速抑制阈值，保持当前正常变桨控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法，其特征在于，步骤包括：实时检测发电机组运行时的输出参数，根据所述输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制；所述进行变桨控制时，实时判断发电机组的运行状态，若判断到为超速状态，启动超速抑制控制，调整当前变桨控制的控制参数，由调整后的控制参数进行变桨控制，以调整变桨控制的响应速度使得快速降低发电机组运行转速；否则保持当前变桨控制。

【技术特征摘要】
1.一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法，其特征在于，步骤包括：实时检测发电机组运行时的输出参数，根据所述输出参数的实时检测值与目标控制值之间的差值对发电机组进行变桨控制；所述进行变桨控制时，实时判断发电机组的运行状态，若判断到为超速状态，启动超速抑制控制，调整当前变桨控制的控制参数，由调整后的控制参数进行变桨控制，以调整变桨控制的响应速度使得快速降低发电机组运行转速；否则保持当前变桨控制。2.根据权利要求1所述的能够抑制风力发电机组超速的控制方法，其特征在于：所述启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小调整所述控制参数。3.根据权利要求2所述的能够抑制风力发电机组超速的控制方法，其特征在于：所述启动超速抑制控制时，具体根据发电机组的输出参数的大小按照线性比例或非线性比例调整所述控制参数。4.根据权利要求1或2或3所述的能够抑制风力发电机组超速的控制方法，其特征在于：所述变桨控制具体采用PID控制，通过所述PID控制调整桨距角以进行变桨控制。5.根据权利要求4所述的能够抑制风力发电机组超速的控制方法，其特征在于：所述控制参数具体为所述PID控制中Kp比例系数；所述启动超速抑制控制时，具体增大调整所述Kp比例系数。6.根据权利要求1或2或3所述的能够抑制风力发电机组超速的控制方法，其特征在于：所述实时检测发电机组运行时的输出参数时，还包括对检测到的输出参数进行低通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王靛，刘红文，宋建秀，万宇宾，蒋韬，胡婵娟，卢勇，刘憾宇，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43