[发明专利]变速恒频风电机组变速变桨距联合控制方法

摘要

一种变速恒频风电机组变速变桨距联合控制方法，该控制方法引入最优转速估计值以及转速参考值分别作为转速控制与变桨距控制的参考量，转速PID控制器根据最优转速估计值与风电机组额定转速的偏差进行转矩指令调节，变桨距PID控制器根据转速参考值与机组额定转速的偏差进行桨距角指令调节，实现转速控制与变桨距控制之间的解耦控制，避免转速控制与变桨距控制之间的干扰。当风速在额定值附近波动、风电机组捕获的气动功率大于额定功率时，气动功率估计值对应的转速参考值大于风电机组额定转速，变桨距PID控制器在转速PID控制器输出的转矩指令达到额定值之前调节桨距角指令，变速变桨超前联合控制，抑制机组转速和输出功率的超调。

主权项

一种变速恒频风电机组变速变桨距联合控制方法，其特征是，所述的控制方法以由气动功率估计得到的气动功率估计值作为转速控制与变桨距控制的输入，由转速控制进行转矩指令的输出调节，由变桨距控制进行桨距角指令的输出调节，实现转速控制与变桨距控制之间的解耦控制；当风速在额定值附近波动，风电机组捕获的气动功率大于额定功率时，气动功率估计值对应的转速参考值大于风电机组额定转速，变桨距PID控制器将在转速PID控制器输出的转矩指令达到额定值之前调节桨距角指令，实现变速变桨超前联合控制，抑制机组转速和输出功率的超调；所述的气动功率估计以风电机组传感器采集的转子转速与发电机电磁转矩作为输入，由风电机组的传动链方程计算得到气动功率估计值；所述的转速控制以所述的气动功率估计得到的气动功率估计值作为输入，通过气动功率‑最优转速估计值曲线得到最优转速估计值，将经过限幅的最优转速估计值与实际风电机组转速的偏差作为转速PID控制器的输入，进行转矩指令输出调节；当未经限幅的最优转速估计值小于额定转速时，转速PID控制器输出的转矩指令使风电机组进入最大风能捕获状态；当最优转速估计值大于额定转速值时，将转速PID控制器的转速给定值限制为额定转速值，完成从最大风能捕获控制到风电机组恒转速控制的状态切换；当转速PID控制器输出的转矩指令达到额定转矩时，风电机组将进入额定风速以上的变桨距恒转矩控制状态；所述的变桨距控制以所述的气动功率估计得到的气动功率估计值作为输入，通过气动功率‑转速参考值曲线得到转速参考值，将该转速参考值与风电机组设定的额定转速值的偏差作为变桨距PID控制器的输入，通过变桨距PID控制器进行桨距角指令输出调节；当风速高于风电机组额定风速值时，风电机组的转速参考值Ωx会高于额定转速，此时变桨距PID控制器将调节输出的桨距角指令，使风电机组捕获的气动功率限制在额定功率值附近。