一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法、裝置及系統(tǒng)，該風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法包括：接收來自風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備的限功率運(yùn)行命令，所述限功率運(yùn)行命令包含所述風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行時的功率給定值；根據(jù)所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述風(fēng)機(jī)在所述最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益獲取所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與所述風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)；通過所述直線比例系數(shù)與所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述功率給定值獲取所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明實(shí)施例可以避免風(fēng)機(jī)的輸出功率給定值與風(fēng)機(jī)的實(shí)際功率值偏差較大的有功功率不匹配故障發(fā)生。
【專利說明】一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法、裝置及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法、裝置及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的被動整流變流器的電氣原理圖，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)電磁扭矩給定值之間關(guān)系曲線圖；如圖1所示，風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)10輸出的交流電壓(Wl、Vl、Ul，W2、V2、U2)，交流電壓經(jīng)過角接的電容補(bǔ)償電路11之后，連接到二極管整流電路12，經(jīng)過整流電路12整流之后得到直流電壓Uab,直流電壓Uab經(jīng)過由電抗器U、1^、1^、二極管01、02、03、絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,簡稱為IGBT)I\、T2、T3構(gòu)成的斬波電路13，將電壓升高至直流母線電壓Um，直流母線電壓Ucd經(jīng)過由IGBT構(gòu)成的逆變電路14將直流電變換成工頻50Hz或者60Hz的交流電(W、V、U)輸送到電網(wǎng)15。斬波電路14正常工作時，電壓Uab與直流母線電壓Um差值較大，1\、T2、T3處于完全可控狀態(tài)。
[0003]當(dāng)風(fēng)機(jī)的輸出功率給定值在600Kw至100Kw之間時，由于二極管整流電路12的不可控，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)10的定子端電壓以及二極管整流電路12的輸出電壓本身就較高。參見圖2，示出了在正常發(fā)電模式以及限功率模式下風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)電磁扭矩給定值之間的關(guān)系，在曲線ABCDEH中，AB段對應(yīng)風(fēng)機(jī)的最小發(fā)電轉(zhuǎn)速控制，BCD段對應(yīng)最優(yōu)增益控制，DHl段對應(yīng)風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速控制。當(dāng)電網(wǎng)限功率運(yùn)行時，如果風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速，風(fēng)機(jī)需要由額定功率曲線JHM(對應(yīng)功率為Prated(w))降低到電網(wǎng)需要的功率值，在調(diào)整過程中，發(fā)電機(jī)10的輸出功率會在較長時間內(nèi)保持不變，對于最優(yōu)控制增益值較小的風(fēng)機(jī)，較高的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)10的定子端電壓更高，因此極易導(dǎo)致二極管電路12整流后的直流電壓與變流器的直流母線電壓非常接近，此時斬波電路14基本處于不可控狀態(tài)，風(fēng)機(jī)會報(bào)出輸出功率給定值與輸出功率實(shí)際值相差較大的有功功率不匹配的故障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法、裝置及系統(tǒng)，避免風(fēng)機(jī)的輸出功率給定值與風(fēng)機(jī)的實(shí)際功率值偏差較大的有功功率不匹配故障發(fā)生。
[0005]為達(dá)到上述目的，采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，包括如下步驟:
[0007]接收來自風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備的限功率運(yùn)行命令，所述限功率運(yùn)行命令包含所述風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行時的功率給定值；
[0008]根據(jù)所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述風(fēng)機(jī)在所述最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益獲取所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與所述風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)；
[0009]通過所述直線比例系數(shù)與所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述功率給定值獲取所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
[0010]一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，該風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置包括:
[0011]接收模塊，用于接收來自風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備的限功率運(yùn)行命令，所述限功率運(yùn)行命令包含所述風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行時的功率給定值；
[0012]獲取模塊，用于根據(jù)所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述風(fēng)機(jī)在所述最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益獲取所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與所述風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)；
[0013]第一計(jì)算模塊，用于通過所述直線比例系數(shù)與所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述功率給定值計(jì)算得到所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
[0014]一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制系統(tǒng)，該限功率運(yùn)行控制系統(tǒng)包括:風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備和多臺風(fēng)機(jī)；
[0015]每臺風(fēng)機(jī)與所述風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備連接，所述風(fēng)機(jī)包括前述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置；
[0016]所述風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備，用于從電網(wǎng)接收針對整個風(fēng)電場的總功率給定值，并根據(jù)所述總功率給定值為每臺風(fēng)機(jī)分配各自在限功率運(yùn)行模式下的功率給定值。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法、裝置及系統(tǒng)，通過直線比例系數(shù)與風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、功率給定值獲取風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，能夠較快地將風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速降低到風(fēng)機(jī)需要調(diào)整的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步使被動整流變流器其風(fēng)機(jī)側(cè)的斬波電路始終處于可控狀態(tài)，解決了風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)限功率運(yùn)行時頻繁發(fā)生的風(fēng)機(jī)輸出功率給定值與實(shí)際輸出功率偏差比較大的有功功率不匹配故障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的被動整流變流器的電氣原理圖。
[0019]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)電磁扭矩給定值之間關(guān)系曲線圖。
[0020]圖3為本發(fā)明一個實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法的流程示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明又一個實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法的流程示意圖。
[0022]圖5為圖4所示實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)電磁扭矩給定值之間的關(guān)系曲線圖。
[0023]圖6為本發(fā)明一個實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7為本發(fā)明又一個實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖8為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖。
[0026]附圖標(biāo)號說明:
[0027]10-發(fā)電機(jī)；11_電容補(bǔ)償電路；12_整流電路；13_斬波電路；14_逆變電路；15-電網(wǎng)；61_接收模塊；62_獲取模塊；621_第一獲取單元；622_第二獲取單元；623_第三獲取單元；63_第一計(jì)算模塊；64_第二計(jì)算模塊；調(diào)整模塊-65 ；81-電網(wǎng)；82_風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備；831_風(fēng)機(jī)；832_風(fēng)機(jī)；83n-風(fēng)機(jī)；84_風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法、裝置及系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括:風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)，本發(fā)明實(shí)施例為了簡練起見，下述將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡稱為風(fēng)機(jī)。
[0030]圖3為本發(fā)明一個實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法的流程示意圖；如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法包括如下步驟:
[0031]步驟301、接收來自風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備的限功率運(yùn)行命令，其中，限功率運(yùn)行命令包含風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行時的功率給定值。
[0032]步驟302、根據(jù)風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益獲取風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)。
[0033]步驟303、通過該直線比例系數(shù)與風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、功率給定值獲取風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，通過直線比例系數(shù)與風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、功率給定值獲取風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，能夠較快地將風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速降低到風(fēng)機(jī)需要調(diào)整的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步使被動整流變流器其風(fēng)機(jī)側(cè)的斬波電路始終處于可控狀態(tài)，解決了風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)限功率運(yùn)行時頻繁發(fā)生的風(fēng)機(jī)輸出功率給定值與實(shí)際輸出功率偏差比較大的有功功率不匹配故障。
[0035]圖4為本發(fā)明又一個實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法的流程示意圖，圖5為圖4所示實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)電磁扭矩給定值之間的關(guān)系曲線圖；如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法包括:
[0036]步驟401、接收來自風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備的限功率運(yùn)行命令，其中，限功率運(yùn)行命令包含風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行時的功率給定值。
[0037]其中，電網(wǎng)會向風(fēng)電場提供功率需求，即整個風(fēng)電場的總功率給定值，風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備根據(jù)該總功率給定值分配其控制的多個風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行模式下的各自的輸出功率，并使風(fēng)機(jī)的輸出功率達(dá)到相應(yīng)的功率給定值。
[0038]步驟402、獲取風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)以及獲取風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益，通過最優(yōu)增益獲取風(fēng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定值以及獲取與第一轉(zhuǎn)速給定值相對應(yīng)的第一電磁扭矩給定值。
[0039]其中，參見圖5，其示出了在電網(wǎng)限功率運(yùn)行模式下風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的關(guān)系，其中，AB段對應(yīng)風(fēng)機(jī)的最小發(fā)電轉(zhuǎn)速控制，BC段對應(yīng)風(fēng)機(jī)的最優(yōu)增益控制，中間CFG段為風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與電磁扭矩直線控制(該直線的斜率為本發(fā)明實(shí)施例中的直線比例系數(shù))，GH段為風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速控制。通過圖5可知，為了得到直線比例系數(shù)Ks，首先需要獲取到風(fēng)機(jī)在C點(diǎn)處的第一轉(zhuǎn)速n2、與第一轉(zhuǎn)速n2相對應(yīng)的第一電磁扭矩Qn2，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，由于BC段采用了最優(yōu)增益控制，最優(yōu)增益控制曲線上C點(diǎn)對應(yīng)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n2 (rpm),最優(yōu)增益為K_ (Nm/ (rad/s)2),對應(yīng)的電磁扭矩給定值為Qn2 = Kopt (n2/9.55)2 (Nm)，恒功率曲線IFE對應(yīng)功率為Plimit (w)，額定轉(zhuǎn)速為nrated (rpm)，因此可以通過在BC段上預(yù)先設(shè)置好C點(diǎn)，然后根據(jù)最優(yōu)增益K_與C點(diǎn)處的第一轉(zhuǎn)速給定值η2計(jì)算得到第一電磁扭矩給定值Qn2,可替換地，還可以根據(jù)最優(yōu)增益Κ_與C點(diǎn)處的第一電磁扭矩給定值Qn2計(jì)算得到第一轉(zhuǎn)速給定值η2，進(jìn)而得到C點(diǎn)處的第一轉(zhuǎn)速給定值η2與第一電磁扭矩給定值Qn2。
[0040]步驟403、根據(jù)額定參數(shù)、第一轉(zhuǎn)速給定值、第一電磁扭矩給定值獲取風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例中的額定參數(shù)具體包括風(fēng)機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定電磁扭矩等風(fēng)機(jī)在額定工作狀態(tài)下的參數(shù)。直線比例系數(shù)Ks可以通過如下等式計(jì)算得到:
[0042]Ks= (KpQrated-Qn2) Xr/(nrated-n2) (I)
[0043]其中，Ks為直線比例系數(shù)，Qrated為風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩，nrated為風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，n2為第一轉(zhuǎn)速給定值，Qn2為第一電磁扭矩給定值，Kp為小于I的常數(shù)，r為單位換算過程中的系數(shù)，本發(fā)明實(shí)施例中可以根據(jù)電磁扭矩與轉(zhuǎn)速之間的換算關(guān)系設(shè)置為9.55。進(jìn)一步地，H點(diǎn)對應(yīng)風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩Qrated以及額定功率Prated,參見圖5，直線控制上G點(diǎn)對應(yīng)的電磁扭矩給定值為額定扭矩的Kp倍，因此，G點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)為(KPQrated，nrated)，通過C點(diǎn)與G點(diǎn)對應(yīng)的電磁扭矩給定值與轉(zhuǎn)速給定值，即可得到直線比例系數(shù)Ks。優(yōu)選地，Kp可以取值在0.8?0.9之間，該區(qū)間可以使得計(jì)算得到的直線比例系數(shù)Ks能夠較平緩地控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從額定轉(zhuǎn)速nMte;d降低到nlimit。
[0044]此外，本發(fā)明實(shí)施例中通過獲取C、G點(diǎn)之間的直線比例數(shù)得到風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與電磁扭矩給定值之間的關(guān)系，可替換地，本發(fā)明實(shí)施例還可以通過在C、G點(diǎn)之間通過折線的方式，得到多個折線段對應(yīng)的直線斜率，從而通過直線控制的方式得到風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與電磁扭矩給定值之間的關(guān)系。
[0045]步驟404、通過直線比例系數(shù)與風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、功率給定值獲取風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
[0046]可以通過如下等式計(jì)算得到風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速:
[0047]Ks X Ulmit +(rxKpx Qrated -Ksx nrated) x nlmiit - r2 x Plimit = 0(2)
[0048]其中,Hlimit為風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，Qrated為風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩，Hrated為風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，Ks為直線比例系數(shù)，Plimit為功率給定值，Kp為小于I的常數(shù)，r為單位換算過程中的系數(shù)。
[0049]由于F點(diǎn)在直線段CG上，因此可以由上述等式(I)得出:
[0050]Ks (nrated-nlimit) /r = KpQrated-Qlimit (3)
[0051]將結(jié)合上述方程(2)與方程(3)，可以得到nlimit:
[0052]
—(Ks X Itrated-rxKpx Qrated ) + ^/((9.55 X Kp x Qrated-Kx nrated f + 4.0 x r1 x Ks x Plnnit)
—2.0X A；
[0053]步驟405、通過目標(biāo)轉(zhuǎn)速與功率給定值計(jì)算風(fēng)機(jī)的目標(biāo)電磁扭矩。
[0054]目標(biāo)電磁扭矩通過如下等式計(jì)算得到:
[0055]Qlimit — (r X Plimit)/nIimit
[0056]其中，Qlimit為風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)電磁扭矩。
[0057]將上述步驟404得到的nlimit代入等式(4)，從而可以計(jì)算得到風(fēng)機(jī)的目標(biāo)電磁扭矩:
[0058]


2.0 X r X /? X K
β 一_1 Iitn_
Iimj/ —IIZ
(Ks x —廠 x KP x Q；丨)+ V((9‘55 X Kp X Qrilln1- Ks X Hnilnl)- + 4,0 x r x Ks x )
[0059]步驟406、將風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速調(diào)整到目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及將風(fēng)機(jī)的實(shí)際電磁扭矩調(diào)整到目標(biāo)電磁扭矩，并使得風(fēng)機(jī)的輸出功率保持在功率給定值。
[0060]通過圖5可知，當(dāng)電網(wǎng)需要限功率運(yùn)行在Plimit時，采用本發(fā)明實(shí)施例的方法之后，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠較快地從額定轉(zhuǎn)速nMted降低到nlimit，由于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠較快地從額定轉(zhuǎn)速nMted降到nlimit，相應(yīng)的風(fēng)機(jī)的定子端電壓、二極管整流后的直流電壓都將大幅降低，從而使得斬波電路處于可控狀態(tài)，進(jìn)一步有效避免功率給定值Plimit與風(fēng)機(jī)的實(shí)際功率值之間偏差大的有功功率故障。
[0061]圖6為本發(fā)明一個實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置具體包括:
[0062]接收模塊61，用于接收來自風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備的限功率運(yùn)行命令，該限功率運(yùn)行命令包含風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行時的功率給定值；
[0063]獲取模塊62，用于根據(jù)風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益獲取風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定值獲取用于調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值的直線比例系數(shù)；
[0064]第一計(jì)算模塊63，用于通過該直線比例系數(shù)與風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、功率給定值計(jì)算得到風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
[0065]本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，第一計(jì)算模塊63通過直線比例系數(shù)與風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、功率給定值獲取風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，從而使風(fēng)機(jī)從最優(yōu)增益控制到額定轉(zhuǎn)速控制的過程中，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)的目標(biāo)電磁扭矩的直線控制，從而降低電網(wǎng)限功率運(yùn)行時風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定值，進(jìn)一步使被動整流變流器其風(fēng)機(jī)側(cè)斬波電路始終處于可控狀態(tài)，解決了風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)限功率運(yùn)行時頻繁發(fā)生的風(fēng)機(jī)輸出功率給定值與實(shí)際輸出功率偏差比較大的有功功率不匹配故障。
[0066]圖7為本發(fā)明又一個實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；在上述圖6所示實(shí)施例的技術(shù)方案與相應(yīng)的有益效果的基礎(chǔ)上，獲取模塊62包括:
[0067]第一獲取單元621，用于獲取風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)以及獲取風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益；
[0068]第二獲取單元622，用于通過最優(yōu)增益獲取風(fēng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定值以及獲取與風(fēng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定值相對應(yīng)的第一電磁扭矩給定值；
[0069]第三獲取單元623，用于根據(jù)額定參數(shù)、第一轉(zhuǎn)速給定值、第一電磁扭矩給定值獲取風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)。
[0070]進(jìn)一步地，第二獲取單元622通過如下等式計(jì)算得到該直線比例系數(shù):
[0071 ] Ks = (KpQrated-Qn2) Xr/ (nrated_n2)，其中，Qrated 為所述風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩，nrated 為所述風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，n2為第一轉(zhuǎn)速給定值，Qn2為第一電磁扭矩給定值，Kp為小于I的常數(shù)，r為單位換算過程中的系數(shù)。
[0072]進(jìn)一步地，第一計(jì)算模塊63可通過如下等式計(jì)算得到風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速:
[0073]Ks X 4mit +(rxKpx Qrated-KiX nmted) x nlnuit - r2 x Planit = 0，其中，nlimit 為風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，Qratra!為風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩，nMted為風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，Ks為直線比例系數(shù)，Plimit為功率給定值，Kp為小于I的常數(shù)，r為單位換算過程中的系數(shù)。
[0074]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置還可包括:
[0075]第二計(jì)算模塊64，用于通過目標(biāo)轉(zhuǎn)速與功率給定值計(jì)算風(fēng)機(jī)的目標(biāo)電磁扭矩。
[0076]進(jìn)一步地，第二計(jì)算模塊64可通過如下等式計(jì)算得到上述目標(biāo)電磁扭矩:
[0077]Qlimit = (rXPlimit)/nlimit，其中，Qlimit為風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)電磁扭矩。
[0078]進(jìn)一步地，該限功率運(yùn)行控制裝置還可包括:
[0079]調(diào)整模塊65，用于將所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速調(diào)整到所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及將所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際電磁扭矩調(diào)整到所述目標(biāo)電磁扭矩，并使得所述風(fēng)機(jī)的功率保持在所述功率給定值。
[0080]本發(fā)明實(shí)施例中的有益技術(shù)效果具體可以參考圖4所示實(shí)施例中的有益技術(shù)效果，在此不再贅述。
[0081]圖8為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；如圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例具體包括:電網(wǎng)81、風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備82、風(fēng)機(jī)831、風(fēng)機(jī)832、…、風(fēng)機(jī)83η，其中，η為風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備82所管理的風(fēng)機(jī)的個數(shù)。風(fēng)機(jī)831、風(fēng)機(jī)832、…、風(fēng)機(jī)83η中均設(shè)置有前述風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置84 ;風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置84具體可以為圖6或者圖7所示實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置。
[0082]當(dāng)電網(wǎng)81需要由正常工作模式調(diào)整到限功率模式時，電網(wǎng)81向風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備82發(fā)送限功率運(yùn)行命令，其包括整個風(fēng)電場的總功率給定值；風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備82根據(jù)該限功率運(yùn)行命令為風(fēng)機(jī)831、風(fēng)機(jī)832、…、風(fēng)機(jī)83η分配在限功率運(yùn)行時的各自具體功率給定值，并攜帶在限功率運(yùn)行命令中發(fā)送給其控制管理的各個風(fēng)機(jī)，再通過各風(fēng)機(jī)包含的前面任意一種限功率運(yùn)行控制裝置控制風(fēng)機(jī)831、風(fēng)機(jī)832、…、風(fēng)機(jī)83η在限功率模式下的實(shí)際轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的實(shí)際電磁扭矩。以風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備82具體控制風(fēng)機(jī)831為例進(jìn)行示例性說明，當(dāng)電網(wǎng)81需要風(fēng)機(jī)831為其提供的功率為功率給定值Plimit時，通過圖3或者圖4所示實(shí)施例的方法流程調(diào)整風(fēng)機(jī)831，使得風(fēng)機(jī)831能夠從額定轉(zhuǎn)速降低到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，從額定扭矩降低到目標(biāo)電磁扭矩，并使風(fēng)機(jī)831的輸出功率保持在功率給定值。
[0083]綜上，通過上述本發(fā)明實(shí)施例，對于采用被動整流變流器的兆瓦級直驅(qū)型風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)正常發(fā)電以及電網(wǎng)限功率過程中，從最優(yōu)增益控制的C點(diǎn)至額定功率H點(diǎn)之間，正常發(fā)電模式仍采用圖2所示的關(guān)系曲線以及電網(wǎng)限功率模式采用圖5所示的關(guān)系曲線調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)電磁扭矩，從而降低電網(wǎng)限功率模式下風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步降低發(fā)電機(jī)的定子端電壓，避免由于二極管整流電路輸出的直流電壓高于經(jīng)過斬波電路升壓之后的直流母線電壓所導(dǎo)致的變流器風(fēng)機(jī)側(cè)斬波電路長時間處于不可控狀態(tài)，從而大幅降低電網(wǎng)限功率模式下風(fēng)機(jī)的輸出功率給定值與輸出功率實(shí)際值偏差較大的有功功率不匹配故障率。
[0084]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法包括: 接收來自風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備的限功率運(yùn)行命令，所述限功率運(yùn)行命令包含所述風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行時的功率給定值； 根據(jù)所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益獲取所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與所述風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)； 通過所述直線比例系數(shù)與所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述功率給定值獲取所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益獲取所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與所述風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)的步驟包括: 獲取所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)以及獲取所述風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益； 通過所述最優(yōu)增益獲取所述風(fēng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定值以及獲取與所述風(fēng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定值相對應(yīng)的第一電磁扭矩給定值； 根據(jù)所述額定參數(shù)、所述第一轉(zhuǎn)速給定值、所述第一電磁扭矩給定值獲取所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與所述風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，其特征在于，通過如下等式計(jì)算得到所述直線比例系數(shù): Ks = (KpQrated-Qn2) Xr/ (nrated-n2)，其中，Ks為所述直線比例系數(shù)，Qrated為風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩，nrated為所述風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，n2為所述第一轉(zhuǎn)速給定值，Qn2為所述第一電磁扭矩給定值，Kp為小于I的常數(shù)，r為單位換算過程中的系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，其特征在于，通過如下等式計(jì)算得到所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速: Ksx4-+(rxKPxQ— -KsXX-r2X^imii =o，其中，nlimit 為所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，QratralS所述風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩，nrated為所述風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，Ks為所述直線比例系數(shù)，Plimit為所述功率給定值，Kp為小于I的常數(shù)，r為單位換算過程中的系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，其特征在于，所述通過所述直線比例系數(shù)與所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述功率給定值得到所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的步驟之后還包括如下步驟: 通過所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速與所述功率給定值計(jì)算所述風(fēng)機(jī)的目標(biāo)電磁扭矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，其特征在于，所述目標(biāo)電磁扭矩通過如下等式計(jì)算得到: Qiimit = (rXPliniit) Ailiniit，其中，Qliniit為所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)電磁扭矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制方法，其特征在于，所述限功率運(yùn)行控制方法還包括: 將所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速調(diào)整到所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及將所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際電磁扭矩調(diào)整到所述目標(biāo)電磁扭矩，并使得所述風(fēng)機(jī)的輸出功率保持在所述功率給定值。
8.—種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置包括: 接收模塊，用于接收來自風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備的限功率運(yùn)行命令，所述限功率運(yùn)行命令包含所述風(fēng)機(jī)在限功率運(yùn)行時的功率給定值； 獲取模塊，用于根據(jù)所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益獲取所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與所述風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)； 第一計(jì)算模塊，用于通過所述直線比例系數(shù)與所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)、所述功率給定值計(jì)算得到所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，其特征在于，所述獲取模塊包括: 第一獲取單元，用于獲取所述風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)以及獲取所述風(fēng)機(jī)在最優(yōu)增益控制時的最優(yōu)增益； 第二獲取單元，用于通過所述最優(yōu)增益獲取所述風(fēng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定值以及獲取與所述風(fēng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定值相對應(yīng)的第一電磁扭矩給定值； 第三獲取單元，用于根據(jù)所述額定參數(shù)、所述第一轉(zhuǎn)速給定值、所述第一電磁扭矩給定值獲取所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速給定值與所述風(fēng)機(jī)的電磁扭矩給定值之間的直線比例系數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，其特征在于，所述第三獲取單元通過如下等式計(jì)算得到所述直線比例系數(shù): Ks = (KpQrated-Qn2) Xr/(nMted-n2)，其中，Qrated為所述風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩，nrated為所述風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，n2為所述第一轉(zhuǎn)速給定值,Qn2為所述第一電磁扭矩給定值，Kp為小于I的常數(shù)，r為單位換算過程中的系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8?10任一所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，其特征在于，所述第一計(jì)算模塊通過如下等式計(jì)算得到所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速:
Ks x?L, +{r^K1 XQmtej -Ks Xnratcd)XHlilllit ~r2xPlimit =0，其中，nlimit 為所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，QratralS所述風(fēng)機(jī)的額定電磁扭矩，nrated為所述風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，Ks為所述直線比例系數(shù)，Plimit為所述功率給定值，Kp為小于I的常數(shù)，r為單位換算過程中的系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，其特征在于，所述限功率運(yùn)行控制裝置還包括: 第二計(jì)算模塊，用于通過所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速與所述功率給定值計(jì)算所述風(fēng)機(jī)的目標(biāo)電磁扭矩。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，其特征在于，所述第二計(jì)算模塊通過如下等式計(jì)算得到所述目標(biāo)電磁扭矩: Qiimit = (rXPliniit) Ailiniit，其中，Qliniit為所述風(fēng)機(jī)需要調(diào)整到的目標(biāo)電磁扭矩。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置，其特征在于，所述限功率運(yùn)行控制裝置還包括: 調(diào)整模塊，用于將所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速調(diào)整到所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及將所述風(fēng)機(jī)的實(shí)際電磁扭矩調(diào)整到所述目標(biāo)電磁扭矩，并使得所述風(fēng)機(jī)的輸出功率保持在所述功率給定值。
15.一種風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述限功率運(yùn)行控制系統(tǒng)包括:風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備和多臺風(fēng)機(jī)； 每臺風(fēng)機(jī)與所述風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備連接，所述風(fēng)機(jī)包括權(quán)利要求8?14中任一所述的風(fēng)機(jī)的限功率運(yùn)行控制裝置； 所述風(fēng)電場調(diào)度設(shè)備，用于從電網(wǎng)接收針對整個風(fēng)電場的總功率給定值，并根據(jù)所述總功率給定值為所述每臺風(fēng)機(jī)分配各自在限功率運(yùn)行模式下的功率給定值。
【文檔編號】F03D7/00GK104153941SQ201410345263
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】王明江 申請人:新疆金風(fēng)科技股份有限公司