变速变桨风电机组阵风控制策略

发布时间：2019-11-03 06:17

【摘要】：本着在阵风工况下,变桨控制器提前动作与快速动作的原则,结合变速变桨控制算法基本结构,在基本变桨控制器上增加功率桨距角发电机转速控制环,使桨距角能够在额定功率以下提前动作;在桨距角发电机转速控制环的比例项中增加非线性增益因子,使得变桨控制能在阵风下快速动作。仿真分析与现场测试结果表明,这2个阵风控制策略能有效地抑制与减少风电机组发电机由于超速带来的停机,一定程度上可以提高风电场发电量,降低风电机组机械载荷,提高电网稳定性。
【图文】：

图5额定风速附近增加PPGSL的阵风控制效果Fig.5EnhancementofgustcontroleffectofPPGSLaroundratewindspeed16116167-22050185016502400170010001000200-600风速／（m·s-1）桨距角／（°）发电机转速／（·rmin-1）加功率变桨环不加功率变桨环不加功率变桨环加功率变桨环不加功率变桨环加功率变桨环塔架前后推力／kW机组功率／kW不加功率变桨环加功率变桨环05101520253035时间／s而积分项的作用是功率在额定值以下时，桨距角增量Δβ2输出为负值，此时即使桨距角增量Δβ1输出为正值，但总的桨距角增量Δβ输出为负值，，把桨距角限制在最优桨距角。图3中，Δβ1为PGSL输出的桨距角增量；Δβ2为PPGSL输出的桨距角增量；a0、a1、b0、b1为PI控制器数值离散化后的系数，a0=KITS／2＋KP，a1=KITS／2－KP，b0=KIQTS／2＋KPQ，b1=KIQTS／2－KPQ，其中TS为采样时间，KI和KP分别为PGSL的积分与比例系数，KIQ和KPQ分别为PPGSL的积分与比例系数。2.2阵风下快速变桨控制策略针对额定风速以上的阵风工况，发电机转速已经远大于额定发电机转速，而且偏差还在不断增加，但此时PC的比例增益却随着桨距角的增加在减少，这样导致了风轮转速的增加。针对以上情况，对变桨的比例增益，设计增加一个非线性附加项，通过加快回调桨距角，来抑制风轮超速。设计原则是在转速偏差较大而且偏差还在继续增加的情况下，对PGSL的比例项乘以一个数值大于1的增益因子，达到快速变桨，尽快达

ition30001500020105100500发电机功率／kW桨距角反馈／（°）发电机转速／（·rmin-1）时刻17:46:11.65020001000015100500风速／（m·s-1）桨距角给定／（°）90°17.1m／s22°1997.499r／min2188.251kW17:45:1017:45:4017:46:1017:46:402.51.50.5KP_K-200-1000100200KP_xxdot／（rad2·s-2）图6变桨NLGF参数选取方法Fig.6SettingofNLGF图7增加NLGF的阵风控制效果Fig.7EnhancedgustcontroleffectbyNLGF2215834241471-2210019251750400175-50风速／（m·s-1）桨距角／（°）变桨速率／（°·s-1）增加NLGF没有NLGF塔架前后推力／kW发电机转速／（·rmin-1）05101520253035时间／s增加NLGF没有NLGF没有NLGF增加NLGF增加NLGF没有NLGF4图9风电机组在阵风工况下正常运行的录波图Fig.9Normaloperationofwindturbineingustcondition2200210020105发电机功率／kW桨距角反馈／（°）发电机转速／（·rmin-1）时刻17:48:19.680200018001525.012.50风速／（m·s-1）桨距角给定／（°）15.904°16.9m／s14.4°1964.999r／min2115.624kW17:47:1517:47:4517:48:1517:48:45200019001900170025.012.5017:47:58.971第娄尧林，等：变速变桨风电机组阵风控

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