風(fēng)電機(jī)組變槳控制器的性能評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電機(jī)組變槳控制器，特別是涉及風(fēng)電機(jī)組變槳控制器的性能評(píng)估方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組絕大多數(shù)都具有變槳控制系統(tǒng)，變槳控制系統(tǒng)的主要任 務(wù)是：在風(fēng)速達(dá)到額定值以上時(shí)，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值維持在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值附近。變槳 控制系統(tǒng)的工作原理如圖1所示，變槳控制器是變槳控制系統(tǒng)的核心，變槳控制器根據(jù)發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值的偏差，計(jì)算出變槳角度指令，并將變槳角度指令輸 送到變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)，變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)節(jié)槳葉角度來(lái)調(diào)整葉片對(duì)風(fēng)能的吸收率，進(jìn)而調(diào) 整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際值，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際值盡量維持在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值附近。
[0003] 目前部分風(fēng)場(chǎng)變槳控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力不足，在大風(fēng)時(shí)經(jīng)常遇到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際 值頻繁超出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速允許的最大值，進(jìn)而被迫停機(jī)，造成實(shí)際功率曲線大幅度低于理論 功率曲線。風(fēng)場(chǎng)業(yè)主單位經(jīng)常因?yàn)橘|(zhì)保期內(nèi)功率曲線無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)值的問(wèn)題與整機(jī)制造廠 家產(chǎn)生糾紛。變槳控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的主要原因之一是變槳控制器維護(hù)調(diào)整不合理、 不及時(shí)。目前，沒(méi)有相應(yīng)的變槳控制器性能監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，風(fēng)場(chǎng)業(yè)主單位、整機(jī)制造廠家無(wú) 法準(zhǔn)確掌握變槳控制系統(tǒng)的常態(tài)性能，功能下降時(shí)不能自動(dòng)診斷分析，正常狀態(tài)下不能提 前自動(dòng)監(jiān)督、維護(hù)調(diào)整變槳控制器，只有等到風(fēng)機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重超速導(dǎo)致停機(jī)時(shí)才得到關(guān)注，造 成發(fā)電量的巨大損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于填補(bǔ)風(fēng)電機(jī)組變槳控制器性能評(píng)估問(wèn)題的技術(shù)空白，提供一種 完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的、能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組變槳控制器性能的風(fēng)電機(jī)組變槳控制器 性能評(píng)估方法。
[0005] 本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組變槳控制器的性能評(píng)估方法，包括以下步驟：
[0006] (1)在線收集額定風(fēng)速以上時(shí)，風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速目 標(biāo)值和變槳指令的數(shù)據(jù)，按照采樣時(shí)刻t分別標(biāo)記為數(shù)據(jù)組
[0007] (2)計(jì)算步驟（1)中在線收集的所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值和所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值 的偏差的絕對(duì)值對(duì)時(shí)間的積分，
[0009] 并將IAE作為當(dāng)前變槳控制器的實(shí)際性能；
[0010] (3)通過(guò)能夠在線實(shí)施的系統(tǒng)辨識(shí)方法，獲得變槳控制系統(tǒng)的一階近似模型：
[0012] 其中，K是一階近似模型的增益，Θ是變槳控制系統(tǒng)的純延遲，τ是一階滯后時(shí)間 常數(shù)，s是拉普拉斯變換因子，這三個(gè)參數(shù)按照以下步驟獲得：
[0013] (3. 1)首先，根據(jù)步驟⑴中收集得到的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值cog(t)和變槳指令 Pd (t)，獲得變槳指令單次變化的幅值，標(biāo)記為△ p，獲得對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的幅值，標(biāo)記為 A g，則一階近似模型的增益K是：
[
[0015] (3. 2)其次，計(jì)算從變槳指令開(kāi)始變化到發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速開(kāi)始往反方向變化的時(shí) 間差，該時(shí)間差即是變槳控制系統(tǒng)的一階近似模型的純延遲Θ ;
[0016] (3. 3)然后，計(jì)算從發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速開(kāi)始往反方向變化直到不再變化的時(shí)間差，標(biāo) 記為ST，并確定變槳控制系統(tǒng)的一階近似模型的一階滯后時(shí)間常數(shù)為：
[0018] (4)根據(jù)步驟⑶獲得的變槳控制系統(tǒng)的一階近似模型參數(shù)，計(jì)算變槳控制器的 期望性能，并標(biāo)記為ΙΑΕ。，IAE。的計(jì)算公式為：
[0020] 其中，參數(shù)τ。代表期望閉環(huán)回路時(shí)間常數(shù)，優(yōu)選地，取τ。為步驟⑶獲得的延遲 Θ的3-8倍；
[0021] (5)計(jì)算變槳控制器的性能評(píng)估指標(biāo)Tl，性能評(píng)估指標(biāo)Tl的計(jì)算是利用步驟（4) 中的變槳控制器的期望性能除以步驟（2)中變槳控制器的實(shí)際性能，即：
[0023] (6)性能評(píng)估指標(biāo)η位于〇到1之間，越接近于1，說(shuō)明變槳控制器的性能越好； 越接近于〇,變槳控制器的性能越差；將步驟（5)計(jì)算的性能評(píng)估指標(biāo)η與預(yù)設(shè)的性能指 標(biāo)比較，如果步驟（5)計(jì)算的性能評(píng)估指標(biāo)η大于等于所述預(yù)設(shè)性能指標(biāo)，則說(shuō)明當(dāng)前變 槳控制器性能達(dá)標(biāo)，對(duì)變槳控制器的性能評(píng)估終止；反之，則說(shuō)明當(dāng)前變槳控制器性能不達(dá) 標(biāo)，應(yīng)當(dāng)維護(hù)調(diào)整。
[0024] 本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組變槳控制器的性能評(píng)估方法，將風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值、發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值和風(fēng)速數(shù)據(jù)自動(dòng)收集，將在線收集的所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值和所述發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)速實(shí)際值的偏差的絕對(duì)值對(duì)時(shí)間的積分作為當(dāng)前變槳控制器的實(shí)際性能；通過(guò)能夠在線 實(shí)施的系統(tǒng)辨識(shí)方法獲得變槳控制系統(tǒng)的一階近似模型，再根據(jù)獲得的變槳控制器的一階 近似模型參數(shù)，計(jì)算變槳控制器的期望性能；將期望性能除以實(shí)際性能得到性能評(píng)估指標(biāo)， 將性能評(píng)估指標(biāo)與預(yù)設(shè)性能指標(biāo)比較來(lái)判斷當(dāng)前變槳控制器性能是否達(dá)標(biāo)。本發(fā)明的性能 評(píng)估方法完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組變槳控制器的功能，使得變槳控 制器能在正常狀態(tài)下提前自動(dòng)監(jiān)督、維護(hù)，減少了發(fā)電量的損失。風(fēng)機(jī)業(yè)主方和風(fēng)機(jī)廠家能 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握各臺(tái)風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的狀態(tài)信息，也為評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組輔助功能服務(wù)提 供科學(xué)的計(jì)算依據(jù)。
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的風(fēng)電機(jī)組變槳控制器的性能評(píng)估方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為變槳控制系統(tǒng)工作原理圖；
[0027] 圖2為風(fēng)電機(jī)組變槳控制器性能評(píng)估方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 參見(jiàn)圖2,本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組變槳控制器的性能評(píng)估方法，包括以下步驟：
[0029] (1)在線收集額定風(fēng)速以上時(shí)，風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速目 標(biāo)值數(shù)據(jù)，按照采樣時(shí)刻t分別標(biāo)記為數(shù)據(jù)組
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[0030] (2)計(jì)算步驟（1)中在線收集的所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值和所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值 的偏差的絕對(duì)值對(duì)時(shí)間的積分，
[0032] 并