一种变速风电机组的分频控制方法及控制系统论文和设计-蔡旭

全文摘要

本发明公开了一种变速风电机组的分频控制方法及控制系统，该方法包括：采集变速风电机组的发电机的电压信号及电流信号，并计算得出发电机输出的电磁转矩；采集变速风电机组的转速信息；根据电磁转矩及转速信息，结合变速风电机组的惯量数据，计算得出气动转矩估计量；计算气动转矩估计量与理论最优控制转矩的差值，并通过低通滤波器根据差值构建转矩附加值，最终得到转矩控制给定值。该系统包括：电压传感器、电流传感器、转速传感器、电磁转矩计算系统、气动转矩估计量计算系统、低通滤波器、转矩附加值构建系统及转矩控制给定值计算系统。本发明考虑了平滑输出功率在电网敏感功率段波动的电网友好目标，同时兼顾了发电量提升。

主设计要求

1.一种变速风电机组的分频控制方法，其特征在于，包括：S11：采集变速风电机组的发电机的电压信号以及电流信号，并根据所述电压信号以及电流信号计算得出发电机输出的电磁转矩；采集变速风电机组的转速信息；S12：根据所述电磁转矩以及转速信息，结合所述变速风电机组的惯量数据，通过转子运动学方程，计算得出气动转矩估计量；S13：计算所述气动转矩估计量与理论最优控制转矩的差值，并通过低通滤波器根据所述差值构建转矩附加值，最终得到转矩控制给定值；所述S13中的转矩附加值为：其中，kopt为最优转矩控制系数，ρ为空气密度，R为风力机叶片的旋转半径，Cpmax为最优风能利用系数，λopt为最佳叶尖速比；为气动转矩估计量；所述S13中的低通滤波器为一阶低通滤波器，即其中，M为比例常数，T为滤波器时间常数。

设计方案

1.一种变速风电机组的分频控制方法，其特征在于，包括：

S11：采集变速风电机组的发电机的电压信号以及电流信号，并根据所述电压信号以及电流信号计算得出发电机输出的电磁转矩；采集变速风电机组的转速信息；

S12：根据所述电磁转矩以及转速信息，结合所述变速风电机组的惯量数据，通过转子运动学方程，计算得出气动转矩估计量；

S13：计算所述气动转矩估计量与理论最优控制转矩的差值，并通过低通滤波器根据所述差值构建转矩附加值，最终得到转矩控制给定值；

所述S13中的转矩附加值为：设计说明书

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，特别涉及一种变速风电机组的分频控制方法及控制系统。

背景技术

在额定风速以下，变速风电机组大多通过最优转矩控制(OTC,optimal torquecontrol)控制转速，实现风机变速运行段的最大功率跟踪，即让机组转速跟踪变化的风速，使得机组叶尖速比处于最优。由于大型风电机组惯量巨大，因此这种控制方法下转速跟踪的时间常数大，使得机组转速在动态过程中很难跟踪上变化的风速，造成机组叶尖速比偏离最优值，损失发电量。但是带来的好处是转矩波动和功率波动均较小。为了提高发电量有学者提出改进的转矩控制，在最优转矩控制的基础上附加一个转矩附加值，增大风机气动转矩和发电机电磁转矩的转矩差，来加快机组转速的动态跟踪过程，提高发电量。

这种改进的最优转矩控制的核心在于如何确定合适的转矩附加值，已有的技术研究中通过机组转速微分的比例量或对气动转矩的估计量构造转矩附加值，导致转矩控制量对风速或转速的变动过于敏感，尤其是当风速波动频率较高时，机组输出的功率波动很大，造成对电网的不利影响，不符合电网友好的并网要求。为了平滑功率波动，一些技术采用了储能装置或通过变桨控制降功率运行，前者会增加系统的成本，而后者又会损失发电量，和提高发电量的经济性目标产生矛盾。

因此，急需提供一种既能降低成本，又不损失发电量的变速风电机组的控制方法及控制系统。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种变速风电机组的分频控制方法及控制系统，综合考虑了自然风的能量频谱和电网对功率波动敏感频段，最大程度的优化了利用自然风中能量和抑制功率波动的综合目标。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种变速风电机组的分频控制方法，其包括：

S12：根据所述电磁转矩以及转速信息，结合所述变速风电机组的惯量数据，通过转子运动学方程，计算得出气动转矩估计量；

S13：计算所述气动转矩估计量与理论最优控制转矩的差值，并通过低通滤波器根据所述差值构建转矩附加值，最终得到转矩控制给定值。

较佳地，所述步骤S12中气动转矩估计量的计算公式为：

其中，T_{e<\/sub>为电磁转矩，ω为转速信息，J_{sum<\/sub>为惯量数据。}}

较佳地，所述步骤S13中的低通滤波器为一阶低通滤波器，即设计图

一种变速风电机组的分频控制方法及控制系统论文和设计

一种变速风电机组的分频控制方法及控制系统论文和设计-蔡旭

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