專利名稱：：一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略，用于兆瓦級變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制策略和變槳距控制策略之間的平滑過渡，為一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略。
背景技術(shù)：
：最近幾年風(fēng)力發(fā)電行業(yè)在國內(nèi)得到的迅速發(fā)展，機(jī)械部件如齒輪箱、發(fā)電機(jī)、輪轂等基本上實(shí)現(xiàn)的了國內(nèi)生產(chǎn)，然而整機(jī)設(shè)計技術(shù)以及控制系統(tǒng)基本靠國外引進(jìn)，國內(nèi)還只是實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的裝配工作。國外風(fēng)電企業(yè)給國內(nèi)的控制技術(shù)設(shè)置了很大的壁壘，為了打破國外壟斷局面，也有一些研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)開始研發(fā)自主的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，然而在變槳距控制和轉(zhuǎn)矩控制的切換控制策略大都采用開關(guān)切換方式。變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制目標(biāo)是低風(fēng)速時獲取最大能量，高風(fēng)速時保持功率恒定，低風(fēng)速和高風(fēng)速指相對額定風(fēng)速而言風(fēng)速的高低，主要通過三個階段實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以下時，調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩來跟隨風(fēng)速變化，以獲得最佳葉尖速比，因此也可看作最大功率點(diǎn)跟蹤控制(Max.PowerPointerTracking,MPPT);在高于額定風(fēng)速時，主要通過變槳距系統(tǒng)改變槳葉節(jié)距來限制風(fēng)力機(jī)獲取能量，使風(fēng)力機(jī)組保持在額定值附近發(fā)電，并使系統(tǒng)載荷最小化；在額定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制策略和變槳距控制策略之間的過渡。但由于風(fēng)的不確定性，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定點(diǎn)時其不可能始終維持在額定風(fēng)速點(diǎn)，對于變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，風(fēng)速在額定點(diǎn)的浮動變化會使得機(jī)組在額定以上的控制策略和額定以下的控制策略之間不停切換，如果單純的采用生硬的開關(guān)切換方式，將會導(dǎo)致變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動系統(tǒng)以及變流器發(fā)電機(jī)的載荷沖擊，并且會出現(xiàn)功率頻繁跌落，從而對電網(wǎng)造成不利影響，降低機(jī)械設(shè)備壽命。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩控制與變槳距控制的切換方式會導(dǎo)致變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動系統(tǒng)以及變流器發(fā)電機(jī)的載荷沖擊，并且會出現(xiàn)功率頻繁跌落，對電網(wǎng)造成不利影響，降低機(jī)械設(shè)備壽命。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所處風(fēng)速在額定風(fēng)速上下浮動時，轉(zhuǎn)矩控制策略和變槳距控制策略同時保持運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)矩控制策略由轉(zhuǎn)矩PID控制器實(shí)現(xiàn)，變槳距控制策略由變槳距PID控制器實(shí)現(xiàn)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和設(shè)定轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)矩PID控制器，輸出轉(zhuǎn)矩指令；變槳距PID控制器的輸入偏差包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)矩偏差，轉(zhuǎn)矩偏差由測量轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩指令得到，加以變換系數(shù)A:后與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差生成聯(lián)合偏差，所述聯(lián)合偏差與測量的槳距角共同輸入變槳距PID控制器，輸出變槳距指令，所述變換系數(shù)A用于量綱轉(zhuǎn)換和偏差調(diào)整。在風(fēng)輪轉(zhuǎn)速尚未到達(dá)轉(zhuǎn)速額定點(diǎn)時，轉(zhuǎn)矩偏差始終為負(fù)值，轉(zhuǎn)矩PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，變槳距PID控制器飽和在下限輸出值，輸出飽和在最佳槳距角的位置；等到風(fēng)輪轉(zhuǎn)速不斷接近轉(zhuǎn)速額定點(diǎn)，轉(zhuǎn)矩指令隨之達(dá)到最大值，轉(zhuǎn)矩偏差為零，將轉(zhuǎn)矩限制在最大值，如果風(fēng)速再度增加，超過額定風(fēng)速時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速上升，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差變?yōu)檎担瑒t此時聯(lián)合偏差為正值，轉(zhuǎn)矩PID控制器飽和在上限輸出值，變槳距PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)速由額定風(fēng)速以上下降到額定風(fēng)速以下時，聯(lián)合偏差隨之轉(zhuǎn)為負(fù)值，此時轉(zhuǎn)矩PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，變槳距PID控制器飽和在下限輸出值；實(shí)現(xiàn)變槳距PID控制器和轉(zhuǎn)矩PID控制器之間的無擾動切換；風(fēng)瞬間暫停時轉(zhuǎn)矩仍保持在額定值，此時風(fēng)輪動能保持功率在額定功率，防止在額定風(fēng)速附近功率的頻繁波動。進(jìn)一步的，聯(lián)合偏差經(jīng)過偏差增益器輸入變槳距PID控制器，測量的槳距角通過槳距角增益器輸入變槳距PID控制器，偏差增益器根據(jù)聯(lián)合偏差調(diào)整變槳距PID控制器的增益系數(shù)；槳距角增益器根據(jù)當(dāng)前測量的槳距角度調(diào)整變槳距PID控制器的增益系數(shù)。根據(jù)已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的有效模型，風(fēng)速低于額定風(fēng)速時利用間接轉(zhuǎn)速控制策略，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速情況計算出發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩指令，間接控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速尋找最大功率點(diǎn)，控制發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，從而控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，跟蹤最佳功率系數(shù)；風(fēng)速高于額定風(fēng)速時根據(jù)實(shí)際輸出功率偏差，通過變槳距系統(tǒng)控制槳距角，降低功率系數(shù)，限制能量獲取。本發(fā)明中設(shè)定風(fēng)速是指設(shè)定的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，根據(jù)工況，隨著風(fēng)速的變換，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速指令在最低并網(wǎng)轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速之間變化。所謂間接轉(zhuǎn)速控制策略就是在無風(fēng)速檢測環(huán)節(jié)的情況下，通過控制其他與轉(zhuǎn)速相關(guān)的參數(shù)來間接控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能的追蹤，在劉其輝的論文《變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制研究》中有介紹。本發(fā)明采用的是不以轉(zhuǎn)速作為直接被控制量，而以轉(zhuǎn)矩作為被控制量從而間接控制轉(zhuǎn)速。本發(fā)明將變槳距控制策略和轉(zhuǎn)矩控制策略同時運(yùn)行起來，使得在整個工作過程中變槳距控制策略和轉(zhuǎn)矩控制策略都保持運(yùn)行狀態(tài)。低于額定風(fēng)速時，間接轉(zhuǎn)速控制策略根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速情況計算出發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩指令，間接控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速尋找最大功率點(diǎn)，變槳距控制策略的輸入偏差中引入轉(zhuǎn)矩偏差，加以變換系數(shù)A:，組成雙輸入PID控制器，如此即可以實(shí)現(xiàn)通過變槳完成功率調(diào)節(jié)，還可以實(shí)現(xiàn)在低于額定功率時使得變槳PID控制器飽和在下限輸出值，維持最佳槳距角，這樣就可以避免在額定點(diǎn)附近變槳距控制和轉(zhuǎn)矩控制之間可能造成的相互干擾，這就是所謂的聯(lián)合控制策略。本發(fā)明充分利用了PID算法的積分飽和特性，使得轉(zhuǎn)矩PID控制器和變槳距PID控制器之間的切換平滑且靈敏，避免了以往開關(guān)方式切換過程中的變槳距控制器和轉(zhuǎn)矩控制器之間的相互干擾，同時保證了在同一時間只有一個控制器工作，避免風(fēng)速在額定點(diǎn)上下浮動時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的劇烈波動，進(jìn)而降低了載荷沖擊，提高了電能質(zhì)量，增大了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性，提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行性能。圖l為本發(fā)明兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略示意框圖。圖2為本發(fā)明中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施方式的功率曲線區(qū)域劃分示意圖。圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例的風(fēng)速曲線。圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例的槳距角曲線。圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例的功率曲線。具體實(shí)施例方式本發(fā)明兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略示意框圖如圖1所示，包括轉(zhuǎn)矩PID控制器l、變槳距PID控制器2、偏差增益器3、槳距角增益器4、陷波濾波器5、轉(zhuǎn)速偏差生成器6、轉(zhuǎn)矩偏差生成器7、功率指令生成器8。圖1中測量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；經(jīng)陷波濾波器處理之后的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值；r鵬測量的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩；T^:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令；"，測量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組槳距角角度；y9設(shè)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組槳距角角度設(shè)定值；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率指令值；e游差聯(lián)合偏差；轉(zhuǎn)換系數(shù)h用于量綱轉(zhuǎn)換和偏差調(diào)整；轉(zhuǎn)矩PID控制器1:實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制策略，計算發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令；變槳距PID控制器2:實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距控制策略，計算變槳距指令；偏差增益器3:根據(jù)聯(lián)合偏差的不同調(diào)整變槳距PID控制器的增益系數(shù)；槳距角增益器4:根據(jù)當(dāng)前測量的槳距角度調(diào)整變槳距PID控制器的增益系數(shù)；陷波濾波器5:用于濾除測量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪轉(zhuǎn)速中不期望得到的干擾信號。測得的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速";^經(jīng)陷波濾波器5得到濾除干擾信號的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速"，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速"微和設(shè)定轉(zhuǎn)速"跶輸入轉(zhuǎn)矩PID控制器1，輸出轉(zhuǎn)矩指令r齢；變槳距PID控制器2的輸入偏差包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)矩偏差，轉(zhuǎn)矩偏差由測量轉(zhuǎn)矩r^和轉(zhuǎn)矩指令r《4經(jīng)轉(zhuǎn)矩偏差生成器7得到，加以變換系數(shù)t后與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差生成聯(lián)合偏差e^^，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差由濾除干擾信號的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速"^^和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值"^^經(jīng)轉(zhuǎn)速偏差生成器6得到，所述聯(lián)合偏差e^^與測量的槳距角"^i共同輸入變槳距PID控制器2，聯(lián)合偏差e箱差經(jīng)過偏差增益器3輸入變槳距PID控制器2，測量的槳距角>9#盧通過槳距角增益器4輸入變槳距PID控制器2，變槳距PID控制器2輸出變槳距指令v9斜。本發(fā)明采用的控制策略使得變槳距PID控制器和轉(zhuǎn)矩PID控制器之間的切換過程比較平滑且靈敏，轉(zhuǎn)矩控制策略與變槳距控制策略同時保持運(yùn)行狀態(tài)，對于當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，由聯(lián)合偏差來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩PID控制器和變槳距PID控制器之間的自動切換，在風(fēng)輪轉(zhuǎn)速尚未到達(dá)轉(zhuǎn)速額定點(diǎn)時，轉(zhuǎn)矩偏差始終為負(fù)值，轉(zhuǎn)矩PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，變槳距PID控制器飽和在下限輸出值，輸出飽和在最佳槳距角的位置；等到風(fēng)輪轉(zhuǎn)速不斷接近轉(zhuǎn)速額定點(diǎn)，轉(zhuǎn)矩指令隨之達(dá)到最大值，轉(zhuǎn)矩偏差為零，將轉(zhuǎn)矩限制在最大值，如果風(fēng)速再度增加，超過額定風(fēng)速時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速上升，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差變?yōu)檎?，則此時聯(lián)合偏差為正值，轉(zhuǎn)矩PID控制器飽和在上限輸出值，變槳距PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)速由額定風(fēng)速以上下降到額定風(fēng)速以下時，聯(lián)合偏差隨之轉(zhuǎn)為負(fù)值，此時轉(zhuǎn)矩PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，變槳距PID控制器飽和在下限輸出值；實(shí)現(xiàn)變槳距PID控制器和轉(zhuǎn)矩PID控制器之間的無擾動切換；風(fēng)瞬間暫停時轉(zhuǎn)矩仍保持在額定值，此時風(fēng)輪動能保持功率在額定功率，防止在額定風(fēng)速附近功率的頻繁波動。在風(fēng)速迅速變化的時候，聯(lián)合偏差能快速對此做出反應(yīng)，確保兩個控制器之間快速、可靠平滑切換，并保證了在同一時間只有一個控制器工作；而傳統(tǒng)的開關(guān)切換方式，盡管實(shí)現(xiàn)邏輯比較簡單，但是會出現(xiàn)兩個控制器同時處于調(diào)整輸出的狀況，即同時對轉(zhuǎn)矩和變槳距進(jìn)行調(diào)整，由于轉(zhuǎn)矩控制和變槳距控制都影響風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，如此就會對風(fēng)輪轉(zhuǎn)速產(chǎn)生不利的影響，加大了機(jī)械載荷。本發(fā)明將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沿著功率曲線發(fā)電運(yùn)行的情況進(jìn)行了詳細(xì)的工作區(qū)域劃分，以便于控制策略的實(shí)現(xiàn)。如圖3功率曲線圖所示，將此功率曲線分成四個工作區(qū)域，即恒速運(yùn)行工作區(qū)A、最佳風(fēng)能利用系數(shù)Cp追蹤工作區(qū)、恒速運(yùn)行工作區(qū)B和額定點(diǎn)以上運(yùn)行工作區(qū)。恒速工作區(qū)A:風(fēng)機(jī)自啟動到轉(zhuǎn)速達(dá)到最小并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，則進(jìn)入恒速運(yùn)行工作區(qū)A，控制器控制風(fēng)機(jī)并網(wǎng)，并隨著風(fēng)速的增加控制機(jī)組的輸出功率增大，直到達(dá)到最佳追蹤工作區(qū)，對應(yīng)圖2中的B點(diǎn)；最佳C^追蹤工作區(qū)控制器控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行于最佳Cp曲線之上，動態(tài)調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲；恒速運(yùn)行工作區(qū)B:此時風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，但是輸出功率尚未達(dá)到額定值，隨著風(fēng)能的增加調(diào)節(jié)機(jī)組輸出功率增大，直到輸出功率到達(dá)額定值，如此可以有效地防止在機(jī)組達(dá)到額定之前由于大陣風(fēng)的影響而出現(xiàn)機(jī)組超速的現(xiàn)象；額定風(fēng)速以上運(yùn)行區(qū)，控制器控制風(fēng)機(jī)卸掉多余的機(jī)械能，維持機(jī)組工作在額定點(diǎn)附近。在圖2中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的恒速運(yùn)行工作區(qū)A對應(yīng)于Al-B段；最佳風(fēng)能利用系數(shù)Cp追蹤工作區(qū)對應(yīng)于B-Cl段、恒速運(yùn)行工作區(qū)B對應(yīng)于C1-E段、額定點(diǎn)以上運(yùn)行工作區(qū)對應(yīng)于E點(diǎn)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速等于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱增速比的乘積。在額定風(fēng)速以下運(yùn)行區(qū)，轉(zhuǎn)矩PID控制器控制風(fēng)機(jī)最大化的捕獲風(fēng)能提高發(fā)電量。在額定風(fēng)速以上運(yùn)行區(qū)，變槳距PID控制器控制風(fēng)機(jī)卸掉多余的機(jī)械能，維持機(jī)組工作在額定點(diǎn)附近。轉(zhuǎn)矩PID控制器和變槳距PID控制器之間的切換取決于聯(lián)合偏差的正負(fù)，涉及的參數(shù)包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速測量值、轉(zhuǎn)矩指令和轉(zhuǎn)矩測量值，具體根據(jù)實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工況進(jìn)行選擇。本發(fā)明中上述參數(shù)選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于如圖2中的E點(diǎn)時的參數(shù)，E點(diǎn)為發(fā)電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速和額定功率的點(diǎn)。本發(fā)明在額定風(fēng)速以下時采用間接轉(zhuǎn)速控制策略，設(shè)置轉(zhuǎn)矩指令獲得最佳葉尖速比，也就是最大功率點(diǎn)跟蹤控制(Max.PowerPointerTracking,MPPT)。使用最佳葉尖速比控制算法獲得轉(zhuǎn)矩指令，發(fā)電機(jī)在最小同步轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之間，轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線是二次方曲線其中，轉(zhuǎn)矩指令；0>g:測量的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；p:空氣密度；i:風(fēng)輪半徑；丄期望的葉尖速比；CPW:X下的功率系數(shù)；M齒輪箱變比；《。P,:最佳模型增益系數(shù)。最佳葉尖速比控制算法只是低于額定風(fēng)速過程中在最大風(fēng)能追蹤區(qū)采用的一種控制算法，只用于圖3中的B-C1工作區(qū)。由于風(fēng)輪的慣性，不可能每時每刻都會維持Cp在最大，因?yàn)轱L(fēng)輪轉(zhuǎn)速不能隨風(fēng)速的迅速變化而快速改變。然而假設(shè)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動慣量不是非常大，并且選取的c^a)曲線頂部比較寬平的話，采用以上控制策略會得到很好的控制效果。對本發(fā)明進(jìn)行仿真運(yùn)行，仿真采用的風(fēng)況為平均風(fēng)速12m/s，湍流強(qiáng)度12%;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真模型參數(shù)見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>仿真結(jié)果如附圖4-6，橫坐標(biāo)為時間，圖4的縱坐標(biāo)為風(fēng)速，圖5的縱坐標(biāo)為槳角距，圖6縱坐標(biāo)為功率，風(fēng)速在額定附近變化的時候，聯(lián)合控制策略起作用，可以看出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動比較小，功率波動平緩。整個仿真過程就是額定風(fēng)速作為基本風(fēng)速，即全部仿真過程就是風(fēng)速在額定風(fēng)速附近變化，圖4一6顯示的是聯(lián)合控制策略起作用的區(qū)域，可看出當(dāng)風(fēng)速在額定風(fēng)速上下浮動時，功率波動在±6%之間，避免了風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率在風(fēng)速額定點(diǎn)附近時功率的劇烈波動，提高了輸出功率平穩(wěn)性，與開關(guān)方式切換方式相比大大降低了載荷沖擊。權(quán)利要求1、一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略，其特征是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所處風(fēng)速在額定風(fēng)速上下浮動時，轉(zhuǎn)矩控制策略和變槳距控制策略同時保持運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)矩控制策略由轉(zhuǎn)矩PID控制器實(shí)現(xiàn)，變槳距控制策略由變槳距PID控制器實(shí)現(xiàn)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和設(shè)定轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)矩PID控制器，輸出轉(zhuǎn)矩指令；變槳距PID控制器的輸入偏差包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)矩偏差，轉(zhuǎn)矩偏差由測量轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩指令得到，加以變換系數(shù)k后與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差生成聯(lián)合偏差，所述聯(lián)合偏差與測量的槳距角共同輸入變槳距PID控制器，輸出變槳距指令，所述變換系數(shù)k用于量綱轉(zhuǎn)換和偏差調(diào)整。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略，其特征是在風(fēng)輪轉(zhuǎn)速尚未到達(dá)轉(zhuǎn)速額定點(diǎn)時，轉(zhuǎn)矩偏差始終為負(fù)值，轉(zhuǎn)矩PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，變槳距PID控制器飽和在下限輸出值，輸出飽和在最佳槳距角的位置；等到風(fēng)輪轉(zhuǎn)速不斷接近轉(zhuǎn)速額定點(diǎn)，轉(zhuǎn)矩指令隨之達(dá)到最大值，轉(zhuǎn)矩偏差為零，將轉(zhuǎn)矩限制在最大值，如果風(fēng)速再度增加，超過額定風(fēng)速時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速上升，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏差變?yōu)檎?，則此時聯(lián)合偏差為正值，轉(zhuǎn)矩PID控制器飽和在上限輸出值，變槳距PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)速由額定風(fēng)速以上下降到額定風(fēng)速以下時，聯(lián)合偏差隨之轉(zhuǎn)為負(fù)值，此時轉(zhuǎn)矩PID控制器處于調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，變槳距PID控制器飽和在下限輸出值；實(shí)現(xiàn)變槳距PID控制器和轉(zhuǎn)矩PID控制器之間的無擾動切換;風(fēng)瞬間暫停時轉(zhuǎn)矩仍保持在額定值，此時風(fēng)輪動能保持功率在額定功率，防止在額定風(fēng)速附近功率的頻繁波動。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略，其特征是聯(lián)合偏差經(jīng)過偏差增益器輸入變槳距PID控制器，測量的槳距角通過槳距角增益器輸入變槳距PID控制器，偏差增益器根據(jù)聯(lián)合偏差調(diào)整變槳距PID控制器的增益系數(shù)；槳距角增益器根據(jù)當(dāng)前測量的槳距角度調(diào)整變槳距PID控制器的增益系數(shù)。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略，其特征是根據(jù)已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的有效模型，風(fēng)速低于額定風(fēng)速時利用間接轉(zhuǎn)速控制策略，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速情況計算出發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩指令，間接控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速尋找最大功率點(diǎn)，控制發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，從而控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，跟蹤最佳功率系數(shù)；風(fēng)速高于額定風(fēng)速時根據(jù)實(shí)際輸出功率偏差，通過變槳距系統(tǒng)控制槳距角，降低功率系數(shù)，限制能量獲取。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略，其特征是根據(jù)已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的有效模型，風(fēng)速低于額定風(fēng)速時利用間接轉(zhuǎn)速控制策略，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速情況計算出發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩指令，間接控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速尋找最大功率點(diǎn)，控制發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，從而控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，跟蹤最佳功率系數(shù)，風(fēng)速高于額定風(fēng)速時根據(jù)實(shí)際輸出功率偏差，通過變槳距系統(tǒng)控制槳距角，降低功率系數(shù)，限制能量獲取。全文摘要一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合控制策略，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所處風(fēng)速在額定風(fēng)速上下浮動時，轉(zhuǎn)矩控制策略和變槳距控制策略同時保持運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)變槳距PID控制器和轉(zhuǎn)矩PID控制器之間的無擾動切換。本發(fā)明充分利用了PID算法的積分飽和特性，使得轉(zhuǎn)矩PID控制器和變槳距PID控制器之間的切換平滑且靈敏，避免了以往開關(guān)方式切換過程中的變槳距控制器和轉(zhuǎn)矩控制器之間的相互干擾，同時保證了在同一時間只有一個控制器工作，避免風(fēng)速在額定點(diǎn)上下浮動時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的劇烈波動，進(jìn)而降低了載荷沖擊，提高了電能質(zhì)量，增大了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性，提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行性能。文檔編號F03D7/00GK101660489SQ20091018356公開日2010年3月3日申請日期2009年9月23日優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日發(fā)明者斌俞,虎屈,煜杜,趙文慶申請人:南京盛唐電力控制系統(tǒng)有限公司