【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电机组共振穿越控制的，尤其是指一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法及系统。
技术介绍
1、风电机组风轮转速的1倍频或3倍频与塔架频率过近时，将会增加机组的共振风险，这严重影响了风力机组的整机安全，为保证机组完整生命周期的安全性，在机组正常发电运行期间，需要特殊设计共振穿越逻辑。
2、目前现有的技术方案中，主要通过设置共振穿越上限和下限转速设定值的方式，来避免机组长时间运行在共振转速附近。
3、当风速由小增大时，将风轮转速目标值设置为共振区下限转速，以防止风轮转速进入共振转速带，当风速增加到一定的程度后，将风轮转速目标值设置为共振区上限转速，以完成风轮转速在共振区间的快速穿越。
4、当风速由大减小时，将风轮转速目标值设置为共振区上限转速，以防止风轮转速进入共振转速带，当风速减小到一定的程度后，将风轮转速目标值设置为共振区下限转速，以完成风轮转速在共振区间的快速穿越。
5、现有的共振穿越控制方式存在以下问题：
6、1)现有的技术方案以发电机转矩作为上下穿越的判定条件，其值通常设置为固定值，无法跟随机组运行状态进行动态调整，其参数设置不当还会导致发电量损失和失速等问题；
7、2)现有的技术方案共振区上/下限转速设定值，并不会随机组的运行状态进行动态调整，有进一步加剧机组共振的风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法及系统，针对现有
2、本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，包括以下步骤：
3、s1、基于风电机组模型进行风速估计，对作用于叶轮表面的风速进行迭代计算，得到风电机组当前的估计风速；
4、s2、以步骤s1得到的估计风速或基于测量风速作为输入，计算转速设定值，并根据风电机组外界环境实时动态调整共振穿越条件；
5、s3、将转速设定值结合风轮转速计算转速设定点偏差，将计算得到的转速设定点偏差进行闭环反馈计算得到风电机组的转矩设定值，对计算得到的转矩指令进行限幅处理，进行共振穿越控制；
6、s4、判断风电机组在共振穿越下长时间运行是否存在失速风险，若存在则进入步骤s5；若不存在，则正常运行完成对风电机组的共振穿越控制；
7、s5、使风电机组进入防叶片失速控制，根据风电机组当前风能转换情况及发电机功率情况，动态调整风电机组的变桨指令或转矩指令，完成防止风电机组叶片失速的控制。
8、进一步，所述步骤s1包括：
9、根据风电机组内安装的测量设备，计算风电机组实时功率、叶轮转速、叶尖速比、桨距角和机舱振动信号；对作用于叶轮表面的风速进行计算，即将风电机组本身作为风速仪以实现对风速的观测；
10、风电机组模型为：
11、
12、式中，paero为气动功率；pe为电磁功率；ploss为电磁损耗；j为风轮转动惯量；ω为风轮转速；ρ为空气密度；s为扫风面积；v为风速；其中s＝πr2，r为叶轮半径；λ为叶尖速比；β为桨距角；cp为风能转换效率，其为关于λ和β的函数；
13、其中pe、β、ω和ρ为测量信号，直接通过测量设备测量得到；ploss、s为风电机组固有参数；对pe、β、ω和ρ的测量信号进行滤波计算如下：
14、signalfilter＝f(s)·signalmeasured；
15、式中，f(s)为低通和带阻滤波器，signalmeasured为传感器的测量信号；signalfilter为滤波后信号；
16、叶尖速比计算如下：
17、
18、对作用于叶轮表面的风速v进行迭代计算，得到风电机组当前的估计风速。
19、进一步，所述测量设备包括机舱振动传感器、空气密度传感器、叶轮编码器、电能表和变桨编码器。
20、进一步，所述步骤s2包括：
21、以步骤s1得到的估计风速或基于测量风速作为输入，计算转速设定值ωset；
22、定义风轮转速计算值ωref的计算公式如下：
23、
24、式中，λopt为当前桨距角下的最优叶尖速比；v为步骤s1获取的估计风速或直接测量得到的测量风速；
25、定义ωexclow为共振穿越下边界转速设定点和ωexchigh为共振穿越上边界转速设定点，并定义ωcutin为并网转速和ωcutout为额定转速，对计算的风轮转速设定值ωset进行限制，包括：
26、a)当ωref小于ωcutin时，风轮转速目标值为并网转速，即ωset＝ωcutin；
27、b)当ωref大于ωcutin且小于ωexclow或当ωref小于ωcutout且大于ωexchigh时，风轮转速设定值为计算值，即ωset＝ωref；
28、c)当ωref大于ωcutout时，风轮转速设定值为额定转速，即ωset＝ωcutout；
29、d)当ωref大于ωexclow且小于ωexchigh时，风轮转速设定值为上一时刻设定值，即ωset＝ωset。
30、进一步，所述步骤s3包括：
31、转速设定点偏差e为风轮转速rotorspeed和转速设定值ωset的差；
32、e＝rotorspeed-ωset；
33、将计算得到的转速设定点偏差e进行闭环反馈计算得到风电机组的转矩设定值torquedem；
34、反馈控制计算公式如下：
35、
36、上式中kp为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，e(j)为当前时刻误差，ea(n)为误差变化率；
37、最后对计算得到的转矩设定值torquedem进行限幅处理。
38、进一步，所述步骤s4包括：
39、基于步骤s1实时计算的叶尖速比λ和测量得到的桨距角β，由预设的风力机组功率系数cpc(λ,β)计算出风电机组当前运行状态下的风能转换效率cp，并设置叶尖速比阈值λmin、风能转换效率阈值cpmin及最小穿越功率阈值pstall；判断转速设定值ωset是否等于共振穿越下边界转速设定点ωexclow且实时叶尖速比λ低于叶尖速比阈值λmin，若是，则进入步骤s5；若否，则正常运行完成对风电机组的共振穿越控制。
40、进一步，所述步骤s5包括：
41、若风电机组功率系数cpc(λ,β)大于风能转换效率阈值cpmin，则计算出满足需求的最小桨距角，并传递给风电机组的变桨执行机构；若风电机组功率系数cpc(λ,β)小于风能转换效率阈值cpmin且当前发电机功率大于最小穿越功率阈值pstall，则使风电机组进入强制转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于：所述测量设备包括机舱振动传感器、空气密度传感器、叶轮编码器、电能表和变桨编码器。
4.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
8.一种基于风电机组模型的共振穿越控制系统，其特征在于，用于实现权利要求1-7任一项所述基于风电机组模型的共振穿越控制方法，包括：
9.一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，
10.一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现权利要求1-7任意一项所述的基于风电机组模型的共振穿越控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于：所述测量设备包括机舱振动传感器、空气密度传感器、叶轮编码器、电能表和变桨编码器。
4.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于风电机组模型的共振穿越控制方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛焕然，冯峨宁，孙俊，胡广，薛艳华，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：
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