风力发电机组的变桨控制方法及其控制系统技术方案

本公开提供了一种风力发电机组的变桨控制方法及其控制系统。所述变桨控制方法包括：由风力发电机组的主控控制器确定风力发电机组是否发生单轴通信故障，所述单轴通信故障为由于主控控制器与风力发电机组的一个变桨控制器之间的导电滑环故障而导致的主控控制器与所述一个变桨控制器之间的通信故障；在确定风力发电机组发生单轴通信故障后，由主控控制器和发生单轴通信故障的变桨控制器分别记录发生单轴通信故障之前的速度命令，并且风力发电机组的主控系统和与所述变桨控制器相应的变桨系统进入冗余运行模式；在冗余运行模式下，由主控系统保持风力发电机组的外部安全链闭合，并且由所述变桨系统基于所述速度命令执行收桨操作。行收桨操作。行收桨操作。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的变桨控制方法及其控制系统


[0001]本公开涉及风力发电
，更具体地，本公开涉及一种风力发电机组的变桨控制方法及其控制系统。

技术介绍

[0002]风力发电机组是将风能转换成电能的设备，风能通过叶轮带动动轴和发电机转换成电能。
[0003]导电滑环是利用导电环的滑动接触、静电耦合或电磁耦合，在固定座架转动部件与滚动或滑动部件之间传递电信号和电能传递的精密输电装置。其广泛应用于要求提供无限制、连续或断续的360度旋转、提供多通路的旋转动力、数据和讯号的所有机电系统。导电滑环大大简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤。导电滑环组件是由滑环体、电刷组件、固定支架、同芯球轴承等几大重要部件构成。导电滑环在结构设计上要保证接触可靠，保证所有的线路连续接通。
[0004]在风力发电机组中，由于变桨系统安装在轮毂内随叶轮一起转动，而机舱是固定的，所以导电滑环是风力发电机中不可缺少的部件之一。但是，由于导电滑环传输几十种不同的电信号，例如，高频的交流电、高电压的交流电、大电流的交流电、弱小的直流小信号，并且导电滑环环间距离很近，所以各种信号在传输过程中互相产生干扰，从而严重地影响了信息传输。
[0005]图1示出了风力发电机组的主控系统与变桨系统之间的控制逻辑。参照图1，主控系统(未示出)将发电机实际转速值与预设的转速设定值进行比较，利用PID控制器104进行PID运算，并通过导电滑环106将需求的速度命令发送给变桨系统的变桨控制器101；变桨控制器101根据接收到的速度命令将需求的变桨速度以及使能信号发送给变桨驱动器102，变桨驱动器102接收到使能信号和变桨速度后，控制变桨电机103刹车松闸并驱动变桨电机103运行，实现叶片调桨功能。旋转编码器105将根据绝对值信号所测的角度反馈给变桨控制器101，将根据增量信号所测的速度反馈给变桨驱动器102。此外，变桨控制器101通过滑环106将从旋转编码器105接收的角度反馈给GH控制器104。当速度命令为0时，变桨驱动器102控制变桨电机刹车抱闸。
[0006]然而，从图1中可看出，变桨控制器101若要控制变桨驱动器102运行并使变桨驱动器102驱动变桨电机103运转，需要同时发送速度命令和使能信号，一旦变桨控制器101与主控控制器之间的导电滑环106通信中断后，速度命令和使能信号这两个信号都会变为0或没有输出值，此时变桨驱动器102由于接收不到运行命令，就无法再进行正常的调桨控制。
[0007]目前风力发电机组对于导电滑环干扰导致的通信故障，只能通过采取停机操作保证风力发电机组的安全性，即主控系统在检测到导电滑环通信发生错误后，会立即执行收桨停机，以保证风力发电机组的安全，但是这可能导致风力发电机组不必要的停机，影响风力发电机组的发电量。

技术实现思路

[0008]本公开的示例性实施例提供了一种风力发电机组的控制方法及其控制系统，至少解决上述技术问题和上文未提及的其它技术问题，并且提供下述的有益效果。
[0009]本公开的一方面在于提供一种风力发电机组的控制方法，所述控制方法可以包括以下步骤：由风力发电机组的主控控制器确定风力发电机组是否发生单轴通信故障，所述单轴通信故障为由于主控控制器与风力发电机组的一个变桨控制器之间的导电滑环故障而导致的主控控制器与所述一个变桨控制器之间的通信故障；在确定风力发电机组发生单轴通信故障后，由主控控制器和发生单轴通信故障的变桨控制器分别记录发生单轴通信故障之前的速度命令，并且风力发电机组的主控系统和与所述变桨控制器相应的变桨系统进入冗余运行模式；在冗余运行模式下，由主控系统保持风力发电机组的外部安全链闭合，并且由所述变桨系统基于所述速度命令执行收桨操作。
[0010]本公开的另一方面在于提供一种风力发电机组的控制系统，所述控制系统可以包括：主控系统，包括主控控制器；至少一个变桨系统，包括至少一个变桨控制器；导电滑环，包括多个通信信道，所述多个通信信道分别将主控控制器与所述至少一个变桨控制器中的每一个连接以进行数据通信；以及安全链。其中，主控控制器确定风力发电机组是否发生单轴通信故障，所述单轴通信故障为由于主控控制器与一个变桨控制器之间的通信信道故障而导致的主控控制器与所述一个变桨控制器之间的通信故障，在确定风力发电机组发生单轴通信故障后，主控控制器和发生单轴通信故障的变桨控制器分别记录发生单轴通信故障之前的速度命令，并且主控系统和与所述变桨控制器相应的变桨系统进入冗余运行模式，在冗余运行模式下，主控系统保持所述安全链的外部安全链闭合，并且所述变桨系统基于所述速度命令执行收桨操作。
[0011]本公开的另一方面在于提供一种风力发电机组的控制装置，所述控制装置可以包括确定模块和控制模块。其中，确定模块可以利用风力发电机组的主控控制器确定风力发电机组是否发生单轴通信故障，所述单轴通信故障为由于主控控制器与风力发电机组的一个变桨控制器之间的导电滑环故障而导致的主控控制器与所述一个变桨控制器之间的通信故障。在确定风力发电机组发生单轴通信故障后，控制模块可以控制主控控制器和发生单轴通信故障的变桨控制器分别记录发生单轴通信故障之前的速度命令，并且风力发电机组的主控系统和与所述变桨控制器相应的变桨系统进入冗余运行模式，在冗余运行模式下，控制主控系统保持风力发电机组的外部安全链闭合，并且控制所述变桨系统基于所述速度命令执行收桨操作。
[0012]根据本公开的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当计算机程序被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组的控制方法。
[0013]根据本公开的另一示例性实施例，提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质和处理器，其特征在于，当处理器运行计算机程序时执行如上所述的风力发电机组的控制方法。
[0014]基于以上描述的方法、系统和装置，不需要对风力发电机组进行任何硬件改造，也不需要增加冗余通信设置，即可实现通信闪动故障后的冗余运行，并且在冗余运行期间，由于出现通信故障的变桨系统依然具有一定的调桨功能，所以可以保证风力发电机的运行安全，并且不会由于叶片的调桨控制而导致立即触发“角度不一致”故障，从而延长风力发电
机组的冗余运行的时间，有效进行DP通信闪断容错控制。
[0015]此外，将在接下来的描述中部分阐述本专利技术总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本专利技术总体构思的实施而得知。
附图说明
[0016]通过结合附图，从实施例的下面描述中，本公开这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：
[0017]图1示出了风力发电机组的主控系统与变桨系统之间的控制逻辑图；
[0018]图2是根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的控制系统的框图；
[0019]图3是根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的控制方法的流程图；
[0020]图4是根据本公开的另一示例性实施例的风力发电机组的控制方法的流程图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的变桨控制方法，所述方法包括：由风力发电机组的主控控制器确定风力发电机组是否发生单轴通信故障，所述单轴通信故障为由于主控控制器与风力发电机组的一个变桨控制器之间的导电滑环故障而导致的主控控制器与所述一个变桨控制器之间的通信故障；在确定风力发电机组发生单轴通信故障后，由主控控制器和发生单轴通信故障的变桨控制器分别记录发生单轴通信故障之前的速度命令，并且风力发电机组的主控系统和与所述变桨控制器相应的变桨系统进入冗余运行模式；在冗余运行模式下，由主控系统保持风力发电机组的外部安全链闭合，并且由所述变桨系统基于所述速度命令执行收桨操作。2.如权利要求1所述的方法，其中，由所述变桨系统基于所述速度命令执行收桨操作的步骤包括：由所述变桨控制器确定所述速度命令中的速度值是否大于零；当所述速度命令中的速度值大于零时，由所述变桨系统按照发生单轴通信故障之前的速度或者发生单轴通信故障之前预定时间段的速度均值执行收桨操作；当所述速度值小于或等于零时，由所述变桨系统按照比发生单轴通信故障之前的速度小的速度执行收桨操作。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：在冗余运行模式下，由主控控制器监测风力发电机组的转速值；当所述转速值超过预设值时，由主控系统断开所述外部安全链并且触发故障停机。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：由主控控制器确定冗余运行模式是否到期；当冗余运行模式到期时，由主控控制器确定单轴通信故障是否恢复正常；如果单轴通信故障恢复正常，则主控系统和所述变桨系统进行正常运行模式；如果单轴通信故障没有恢复，则由主控系统断开所述外部安全链并且触发故障停机。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：当确定风力发电机组发生至少两个单轴通信故障时，由主控系统控制风力发电机组停机。6.一种风力发电机组的变桨控制系统，所述变桨控制系统包括：主控系统，包括主控控制器；至少一个变桨系统，包括至少一个变桨控制器；导电滑环，包括多个通信信道，所述多个通信信道分别将主控控制器与所述至少一个变桨控制器中的每一个连接以进行数据通信；以及安全链，其中，主控控制器确定风力发电机组是否发生单轴通信故障，所述单轴通信故障为由于主控控制器与一个变桨控制器之间的通信信道故障而导致的主控控制器与所述一个变桨控制器之间的通信故障；在确定风力发电机组发生单轴通信故障后，主控控制器和发生单轴通信故障的变桨控制器分别记录发生单轴通信故障之前的速度命令，并且主控系统和与所述变桨控制器相应的变桨系统进入冗余运行模式；
在冗余运行模式下，主控系统保持所述安全链的外部安...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：