一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统及一次调频方法 |
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| 申请号 | CN201710530866.7 | 申请日 | 2017-06-30 | 公开(公告)号 | CN107294443A | 公开(公告)日 | 2017-10-24 |
| 申请人 | 三峡大学; | 发明人 | 李世春; 雷小林; 唐红艳; | ||||
| 摘要 | 一种双馈型 风 力 发 电机 控制拓扑结构系统及一次调频方法， 风力 发电机的控制拓扑结构系统包括物理机构和控制拓扑两部分，首先分析风机的物理特性，其输出功率主要是有 转子 转速和桨距 角 所决定，因此通过这两种方式改变风机的输出功率，从而实现一次调频；当风速小于额定风速时，通过速度 控制器 改变转子转速；当风速大于或等于额定风速时，通过桨距控制，从而改变桨距角，两种方法都可实现一次调频。与 现有技术 相比，本 发明 能够根据不同的风速采用不用的调频方法，避免桨距系统频繁动作影响风机的性能和 风能 利用率等问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统，其特征在于，包括物理机构和控制拓扑结构两部分；控制拓扑结构包括风力机控制(12)和发电机变流器控制(13)；风力机控制(12)包括桨距控制(4)和速度控制器(5)；桨距控制(4)用于控制风速流动的浆距角(3)，浆距角(3)的轴端插接在齿轮箱(1)上，齿轮箱(1)的控制端电性连接在速度控制器(5)上，齿轮箱(1)的输出端连接有双馈风机(2)；双馈风机(2)的一端电性连接在变压器(11)上，另一端连接转子侧(6)上；转子侧(6)的输出端连接有GSC(9)，并通过GSC(9)连接有滤波器(10)，滤波器(10)的输出端连接在变压器(11)上。 |
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| 说明书全文 | 一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统及一次调频方法技术领域背景技术[0002] 同步发电机的一次调频包括了动态响应过程和稳态响应过程，其中动态响应过程通过原动机和调速器动态模型来描述，可反映其机械功率调整速度，并通过静态调差率反映机械功率调整稳态幅值和对系统频率稳态响应作用大小。通常为避免风电机组桨距系统频繁动作、降低寿命，在额定风速以下工作状态时采用转速一次调频辅助控制策略；在额定风速以上工作状态时采用转速一次调频辅助控制策略。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统及一次调频方法，通过桨距控制和速度控制器来改变风机的输出机械功率，从而实现一次调频，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统，包括物理机构和控制拓扑结构两部分；所述控制拓扑结构包括风力机控制12和发电机变流器控制13；所述风力机控制12包括桨距控制4和速度控制器5；所述桨距控制4用于控制风速流动的浆距角3，浆距角3的轴端插接在齿轮箱1上，齿轮箱1的控制端电性连接在速度控制器5上，齿轮箱1的输出端连接有双馈风机2；所述双馈风机2的一端电性连接在变压器11上，另一端连接转子侧6上；所述转子侧6的输出端连接有GSC9，并通过GSC9连接有滤波器10，滤波器10的输出端连接在变压器11上；所述转子侧6和GSC9受控于发电机变流器控制13，发电机变流器控制13包括RSC控制器7和GSC控制器8，RSC控制器7和GSC控制器8分别与转子侧6和GSC9 电性连接。 [0005] 优选的，所述变压器11的输入端连接在电网上，电网为整个系统提供工作电源。 [0006] 本发明提供另一种技术方案为：一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统的一次调频方法，包括以下步骤： [0008] [0010] [0011] S2：通过改变Cp改变气动功率Pv； [0012] S3：当风速小于额定风速时，采用转速一次调频辅助控制策略，通过速度控制器5调节转子转速λ，从而改变风力机的输出功率PV，实现一次调频； [0013] S4：当风速大于或等于额定风速时，采用桨距一次调频辅助控制策略，通过桨距控制4调节风力机桨距角β，从而改变风力机的输出功率PV，实现一次调频。 [0015] 优选的，所述双馈型风力发电机组采用速度控制进行一次调频。 [0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本双馈型风力发电机控制拓扑结构系统及一次调频方法，当风速小于额定风速时，通过转速调节，改变风力机的输出功率，从而实现一次调频；当风速大于或等于额定风速时，通过控制桨距角改变风力机的输出功率，从而实现一次调频；其能够根据不同的风速采用不用的调频方法，避免桨距系统频繁动作影响风机的性能和风能利 用率等问题。附图说明 [0017] 图1为本发明的整体结构示意图。 [0018] 图中：1齿轮箱；2双馈风机；3桨距角；4桨距控制；5速度控制器；6转子侧；7RSC控制器；8GSC控制器；9GSC；10滤波器；11变压器。 具体实施方式[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0020] 请参阅图1，本发明实施例中：一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统，包括物理机构和控制拓扑结构两部分；控制拓扑结构包括风力机控制12和发电机变流器控制13；风力机控制12包括桨距控制4和速度控制器5；桨距控制4用于控制风速流动的浆距角3，浆距角3的轴端插接在齿轮箱1上，齿轮箱1的控制端电性连接在速度控制器5上，齿轮箱1的输出端连接有双馈风机2；双馈风机2的一端电性连接在变压器11上，变压器11的输入端连接在电网上，电网为整个系统提供工作电源；双馈风机2的另一端连接转子侧6上，转子侧6的输出端连接有GSC9，并通过GSC9连接有滤波器10，滤波器10的输出端连接在变压器11上；转子侧6和GSC9受控于发电机变流器控制13，发电机变流器控制13包括RSC控制器7和GSC控制器8，RSC控制器7和GSC控制器8分别与转子侧6和GSC9电性连接。 [0021] 本发明另一种实施例：一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统的一次调频方法，包括以下步骤： [0022] 第一步：风力发电机组采用的双馈风电机组，根据风力机输出气动功率[0023] Pv为： [0024] 其中ρ为空气密度，V为风轮迎面风速，S为叶轮旋转平面面积，Cp(λ，β)为风能利用系数，风能利用系数Cp为： [0025] [0026] 第二步：由S1得风机的输出功率主要是由转子转速和桨距角所决定的，通过改变Cp改变气动功率Pv； [0027] 第三步：当风速小于额定风速时，采用转速一次调频辅助控制策略，通过速度控制器5调节转子转速λ，从而改变风力机的输出功率PV，实现采用转速控制策略进行一次调频； [0028] 第四步：当风速大于或等于额定风速时，采用桨距一次调频辅助控制策略，通过桨距控制4调节风力机桨距角β，从而改变风力机的输出功率PV，实现采用桨距控制策略进行一次调频。 [0029] 综上所述：本双馈型风力发电机控制拓扑结构系统及一次调频方法，通过分析风机的物理特性，其输出功率主要是有转子转速和桨距角所决定，当风速小于额定风速时，通过转速调节，改变风力机的输出功率，从而实现一次调频；当风速大于或等于额定风速时，通过控制桨距角3改变风力机的输出功率，从而实现一次调频；其能够根据不同的风速采用不用的调频方法，避免桨距系统频繁动作影响风机的性能和风能利用率等问题。 [0030] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 |
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