一種風(fēng)力發(fā)電機組控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【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，特別是指一種風(fēng)力發(fā)電機組控制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，風(fēng)力發(fā)電以其環(huán)保的優(yōu)點廣泛得到應(yīng)用，現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機組控制運行單一，無法根據(jù)不同的環(huán)境狀況調(diào)整不同的運行狀態(tài)，降低了風(fēng)力發(fā)電機組的效率，容易造成風(fēng)力發(fā)電機組損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)力發(fā)電機組控制方法和系統(tǒng)，能夠根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的運行狀況和環(huán)境數(shù)據(jù)實現(xiàn)多種模式下的控制。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種風(fēng)力發(fā)電機組控制方法，所述風(fēng)力發(fā)電機組控制方法包括:
[0005]獲取風(fēng)力發(fā)電機所在位置的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度；
[0006]基于環(huán)境數(shù)據(jù)、風(fēng)力發(fā)電機組的葉輪轉(zhuǎn)速、輸出扭矩、輸出功率和風(fēng)力發(fā)電機組低風(fēng)脫網(wǎng)轉(zhuǎn)速來控制進入正?？刂颇Ｊ健婏L(fēng)控制模式、低風(fēng)切出控制模式、結(jié)冰控制模式和應(yīng)急控制模式；
[0007]當(dāng)風(fēng)速大于第一風(fēng)速閾值小于第二風(fēng)速閾值時，控制風(fēng)力發(fā)電機組進入正常控制模式；
[0008]在正?？刂颇Ｊ较?，若風(fēng)力電機組控制系統(tǒng)執(zhí)行的是永磁同步電機啟動程序，則當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到永磁同步電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速時，風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)發(fā)出變流器并網(wǎng)控制指令，由變流器控制單元控制永磁同步電機并入電網(wǎng)；若風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)執(zhí)行的是感應(yīng)異步電機啟動程序，則當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到感應(yīng)異步電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速時，由風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制感應(yīng)異步電機并網(wǎng)；所述的永磁同步電機或者感應(yīng)異步電機并網(wǎng)成功后，風(fēng)力發(fā)電機組進入發(fā)電運行狀態(tài)；
[0009]風(fēng)力發(fā)電機組進入發(fā)電運行狀態(tài)后:
[0010]當(dāng)只有永磁同步電機在并網(wǎng)發(fā)電時，若風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)檢測永磁同步電機降載轉(zhuǎn)速時，永磁同步電機按照設(shè)定的降載速率將永率減小至永磁同步電機最低運行功率，使發(fā)電機轉(zhuǎn)速快速上升；當(dāng)應(yīng)異步電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速時，感應(yīng)異步電機并入電網(wǎng)；
[0011 ]當(dāng)只有感應(yīng)異步電機在并網(wǎng)發(fā)電時，感應(yīng)異步電機輸出有功持電機獨立運行切換到永磁同步電機與感應(yīng)異步電機同時運行所設(shè)定無故障的情況下，執(zhí)行永磁同步電機并網(wǎng)程序，此時永磁同步電機電運行；
[0012]在永磁同步電機和感應(yīng)異步電機同時發(fā)電運行期間，如果感應(yīng)異步電機的有功功率小于永磁同步電機與感應(yīng)異步電機同時運行切換到感應(yīng)異步電機單獨運行所設(shè)定的功率，且風(fēng)速小于永磁同步電機與感應(yīng)異步電機同時運行切換到感應(yīng)異步電機單獨運行所設(shè)定的風(fēng)速條件，而且上述有功功率和風(fēng)速同時滿足各自條件的持續(xù)時間超過永磁同步電機與感應(yīng)異步電機同時運行切換到感應(yīng)異步電機單獨運行所設(shè)定的時間時，永磁同步電機給定有功功率以額定速率增加至永磁同步電機最高運行功率，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)檢測到感應(yīng)異步電機有功功率為負功率時，感應(yīng)異步電機脫網(wǎng)。感應(yīng)異步電機脫網(wǎng)后，風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)對永磁同步電機進行運行控制；
[0013]當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組處于啟動狀態(tài)或并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)時，若有導(dǎo)致機組停機的故障發(fā)生，執(zhí)行相應(yīng)停機程序，永磁同步電機和感應(yīng)異步電機同時脫網(wǎng)，機組進入停機狀態(tài)。
[0014]當(dāng)風(fēng)速大于第二風(fēng)速閾值時，控制風(fēng)力發(fā)電機組進入強風(fēng)控制模式；
[0015]在強風(fēng)控制模式下，首先，將葉輪轉(zhuǎn)速限制到安全范圍之內(nèi)；
[0016]隨后，控制風(fēng)力發(fā)電機組的輸出功率達到最大值；
[0017]當(dāng)風(fēng)速小于第一風(fēng)速閾值時，控制風(fēng)力發(fā)電機組進入低風(fēng)切出控制模式；
[0018]在低風(fēng)切出控制模式，主控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩PI控制器切出，控制變頻器正常脫網(wǎng)，監(jiān)測力矩給定是否小于變頻器脫網(wǎng)轉(zhuǎn)矩，
[0019]若力矩給定小于變頻器脫網(wǎng)轉(zhuǎn)矩，則風(fēng)力發(fā)電機組主控制系統(tǒng)輸出開始勵磁=0，力矩請求=O的控制命令，即取消勵磁，停止力矩請求的控制指令，直至風(fēng)力發(fā)電機組與電網(wǎng)脫離后，主控制系統(tǒng)與變槳距控制系統(tǒng)聯(lián)合控制槳葉收槳至低風(fēng)空轉(zhuǎn)設(shè)定槳角，并保持槳葉以低風(fēng)空轉(zhuǎn)設(shè)定槳角的槳距角進行自由空轉(zhuǎn)，在空轉(zhuǎn)運行狀態(tài)下，主控制系統(tǒng)根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的低風(fēng)空轉(zhuǎn)設(shè)定轉(zhuǎn)速M2并通過PI控制器計算出給定槳距角是否大于低風(fēng)空轉(zhuǎn)設(shè)定槳角，如不滿足槳距角大于低風(fēng)空轉(zhuǎn)設(shè)定槳角，保持空轉(zhuǎn)運行狀態(tài)；
[0020]若力矩給定不滿足小于變頻器脫網(wǎng)轉(zhuǎn)矩，則風(fēng)力發(fā)電機組主控制系統(tǒng)控制風(fēng)力發(fā)電機組以正常脫網(wǎng)轉(zhuǎn)矩速率降低力矩給定，直至滿足力矩給定小于變頻器脫網(wǎng)轉(zhuǎn)矩，
[0021]在空轉(zhuǎn)運行狀態(tài)下，主控制系統(tǒng)根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的低風(fēng)空轉(zhuǎn)設(shè)定轉(zhuǎn)速M2并通過PI控制器計算出槳距角，如槳距角滿足大于低風(fēng)空轉(zhuǎn)設(shè)定槳角，主控制系統(tǒng)控制風(fēng)力發(fā)電機組切入PI控制，同時根據(jù)設(shè)定好的并網(wǎng)設(shè)定轉(zhuǎn)速M3，并判斷風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速M在并網(wǎng)范圍內(nèi)的時間是否超過等待并網(wǎng)延時的時間，若發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速M在并網(wǎng)范圍內(nèi)的時間超過等待并網(wǎng)延時的時間，則啟動正常并網(wǎng)步驟，
[0022]若發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速在并網(wǎng)范圍的時間未超過等待并網(wǎng)延時的時間，主控制系統(tǒng)判斷發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速M是否大于低風(fēng)脫網(wǎng)轉(zhuǎn)速M1，若發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速M大于低風(fēng)脫網(wǎng)轉(zhuǎn)速M1，則主控制系統(tǒng)控制風(fēng)力發(fā)電機組切入PI控制，并直至發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速M在并網(wǎng)范圍的時間超過等待并網(wǎng)延時的時間；
[0023]當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)滿足預(yù)設(shè)的結(jié)冰閾值時，控制風(fēng)力發(fā)電機組進入結(jié)冰控制模式；
[0024]在結(jié)冰控制模式下，降低并關(guān)閉風(fēng)力發(fā)電機組，生成結(jié)冰信息并發(fā)出；
[0025]當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)生故障時，控制風(fēng)力發(fā)電機組進入應(yīng)急控制模式，所述故障包括變槳故障、葉輪轉(zhuǎn)速故障和葉輪鎖定故障；
[0026]在應(yīng)急控制模式下，控制風(fēng)力發(fā)電機組停止工作，并生成相應(yīng)的故障報警信息。
[0027]優(yōu)選的，在正常控制模式下，當(dāng)所述的風(fēng)力發(fā)電機組進入發(fā)電運行狀態(tài)后，只有永磁同步電機并網(wǎng)發(fā)電時，風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)按照永磁同步電機高轉(zhuǎn)速運行時的功率-功率曲線，向變流器控制單元發(fā)送永磁同步電機給定有功功率；永磁同步電機和感應(yīng)異步電機同時并網(wǎng)發(fā)電時，風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)按照永磁同步電機低轉(zhuǎn)速運行時的轉(zhuǎn)速-功率曲線，向變流器控制單元發(fā)送永磁同步電機給定有功功率。
[0028]優(yōu)選的，在強風(fēng)控制模式下，按照強風(fēng)控制曲線輸出功率。
[0029]優(yōu)選的，在低風(fēng)切出控制模式下，Ml的設(shè)定值為700rpm〈Ml〈800rpm中的任意一個值；M2的設(shè)定值為850rpm〈M2〈950rpm中的任意一個值；M3的設(shè)定值為900rpm〈M3〈100rpm中的任意一個值。
[0030]優(yōu)選的，在結(jié)冰控制模式下，溫度傳感器和濕度傳感器檢測環(huán)境條件是否具備結(jié)冰條件，若不具備結(jié)冰條件，則通過風(fēng)機葉根載荷測量傳感器進行檢測，接著進行風(fēng)機低轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn)，經(jīng)判斷風(fēng)機的固有頻率是否在設(shè)定范圍，若不滿足則返回風(fēng)機覆冰后停機狀態(tài)，若滿足則進行風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器的檢測，并確定風(fēng)速的估計值是否在開機設(shè)定范圍，若不在該范圍內(nèi)，則返回風(fēng)機覆冰后停機狀態(tài)，若在該范圍內(nèi)，則啟動開機程序。
[0031]本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)包括:
[0032]環(huán)境數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取風(fēng)力發(fā)電機所在位置的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度；
[0033]模式進入模塊，用于基于環(huán)境數(shù)據(jù)、風(fēng)力發(fā)電機組的葉輪轉(zhuǎn)速、輸出扭矩、輸出功率和風(fēng)力發(fā)電機組低風(fēng)脫網(wǎng)轉(zhuǎn)速來控制進入正?？刂颇Ｊ?、強風(fēng)控制模式、低風(fēng)切出控制模式、結(jié)冰控制模式和應(yīng)急控制模式；
[0034]正?？刂颇K，用于當(dāng)風(fēng)速大于第一風(fēng)速閾值小于第二風(fēng)速閾值時，控制風(fēng)力發(fā)電機組進入正?？刂颇Ｊ?；
[0035]在正常控制模式下，若風(fēng)力電機組控制系統(tǒng)執(zhí)行的是永磁同步電機啟動程序，則當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到永磁同步電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速時，風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)發(fā)出變流器并網(wǎng)控制指令，由變流器控制單元控制永磁同步電機并入電網(wǎng)；若風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)執(zhí)行的是感應(yīng)異步電機啟動程序，則當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到感應(yīng)異步電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速時，由風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制感應(yīng)異步電機并網(wǎng)；所述的永磁同步電機或者感應(yīng)異步電機并網(wǎng)成功后，風(fēng)力發(fā)電機組進入發(fā)電運行狀態(tài)；
[0036]風(fēng)力