小型风力发电机组智能调速控制方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及风力发电机组领域，具体地涉及一种小型风力发电机组智能调速控制方法、一种小型风力发电机组智能调速控制系统以及一种机器可读存储介质。

背景技术：

1、小型风力发电机组调速方式通常使用风轮侧偏或者机械式变桨两种被动调速方式。被动调速方式结构简单，响应速度快，但其存在如下缺点：

2、强风状态下，机组长时间处于非迎风状态，三只叶片受力不均，易增大机组疲劳载荷，损耗严重，降低其使用寿命。

3、当遇到强风风况和强阵风时，机组会因过速触发停机，风能利用率降低，降低发电收益。若出现强风状态下频繁启停，会损失大量发电量。

4、风力发电机组不同选址位置，机组所受风况不同，与理论计算存在偏差，发电量无法达到理想水平。

5、为使风力发电机组调速过程稳定，提高强风时风能利用率继续提供一种新的调速方式。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的是提供一种小型风力发电机组智能调速控制方法、系统及存储介质，该方法在遇到长时强风时，通过被动调速机构实现快速避风，避免风电机转速过高，机组承受载荷过大，然后采用主动调速组件根据风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线进行调整，使风机处于迎风状态，保障三只叶片受力均匀，同时提高风能利用率，提升发电收益。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种小型风力发电机组智能调速控制方法，所述方法包括：

3、s1：根据风速确定当前风况；

4、s2：在确定当前风况为长时强风风况的情况下，通过被动调速组件进行被动调速实现快速避风；

5、s3：根据尾舵位置分析尾舵承受的复位转矩；

6、s4：根据复位转矩计算风轮气动力矩的迎风分量；

7、s5：根据风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线获得主动调速组件的变桨需求；

8、s6：根据所述变桨需求进行变桨；

9、s7：重复s3-s6，直至风力发电机处于迎风状态；

10、s8：采集风力发电机处于迎风状态时的风速及风速变化率与桨距角的对应关系，生成风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角实际关系曲线；

11、s9：采用风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角实际关系曲线迭代风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线。

12、在本技术实施例中，所述方法还包括：

13、在确定当前风况为极端阵风风况或者短时强风风况的情况下，通过被动调速组件实现快速避风，风速降低后通过被动调速组件自动恢复至迎风状态。

14、极端阵风风况或者短时强风风况均是持续时间短的突发风况，风况会快速恢复到与之前相近水平，通过被动调速组件可以自动恢复迎风状态，响应速度快。

15、在本技术实施例中，通过如下方式判断风力发电机处于迎风状态，包括：

16、计算风向与尾舵位置之间的夹角；

17、若所述夹角小于预设角度，则当前风力发电机组处于迎风状态。

18、在本技术实施例中，根据尾舵位置分析尾舵承受的复位转矩，包括：

19、根据尾舵位置计算尾舵与机舱之间的第一夹角；

20、根据所述尾舵的重量以及第一夹角计算尾舵承受的复位转矩。

21、在本技术实施例中，根据复位转矩计算风轮气动力矩的迎风分量，包括：

22、根据复位转矩获得风轮偏转力矩；

23、根据风轮偏转力矩、风速计算风轮偏转角度；

24、根据风轮偏转角度、风速和风机扫风面积计算风轮气动力矩的迎风分量。

25、本技术第二方面提供一种小型风力发电机组智能调速控制系统，包括：主动调速组件、被动调速组件、检测组件和调速控制单元；

26、所述被动调速组件用于在确定当前风况为长时强风风况的情况下，通过被动调速实现快速避风；

27、所述检测组件用于采集风力发电机组的尾舵位置和桨距角、风速以及风向；

28、所述调速控制单元用于：

29、根据尾舵位置分析尾舵承受的复位转矩；

30、根据复位转矩计算风轮气动力矩的迎风分量；

31、根据风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线获得主动调速组件的变桨需求，并进行变桨，直至风力发电机处于迎风状态；

32、采集风力发电机处于迎风状态时的风速及风速变化率与桨距角的对应关系，生成风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角实际关系曲线；

33、采用风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角实际关系曲线迭代风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线。

34、通过上述技术手段，在遇到长时强风时，通过被动调速机构实现快速避风，避免风电机转速过高，机组承受载荷过大，然后采用主动调速组件根据风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线进行调整，使风机处于迎风状态，保障三只叶片受力均匀，同时提高风能利用率，提升发电收益。

35、在本技术实施例中，所述检测组件包括风速仪、桨距角采集装置以及被动调速组件角度编码器；

36、所述风速仪用于采集风速和风向；

37、所述被动调速组件角度编码器用于采集风力发电机组的尾舵位置；

38、所述桨距角采集装置用于采集风力发电机组的桨距角。

39、在本技术实施例中，所述调速控制单元包括：

40、记录模块，用于记录所述检测组件采集的风力发电机组的尾舵位置和桨距角、风速以及风向；

41、分析模块，用于根据尾舵位置分析尾舵承受的复位转矩；

42、根据复位转矩计算风轮气动力矩的迎风分量；

43、根据风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线获得主动调速组件的变桨需；

44、控制模块，用于：

45、根据所述变桨需求进行变桨；

46、采集风力发电机处于迎风状态时的风速及风速变化率与桨距角的对应关系，生成风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角实际关系曲线；

47、采用风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角实际关系曲线迭代风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线。

48、在本技术实施例中，所述被动调速组件采用风轮失速侧偏组件，所述主动调速组件采用电动变桨组件。

49、本技术第三方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本技术所述的小型风力发电机组智能调速控制方法。

50、通过上述技术方案，在遇到长时强风时，通过被动调速机构实现快速避风，避免风电机短时过速问题，提升机组调速可靠性；然后采用主动调速组件根据风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角理论关系曲线进行调整，使风机处于迎风状态，保障三只叶片受力均匀，同时提高风能利用率，提升发电收益；记录风机处于迎风状态后的风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角实际关系曲线，通过迭代替换使得风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角关系曲线更贴合实际状态，以实现风力发电机组智能化快速调速。

51、该方法能够针对不同机位风机提供适合其调速的风速、风轮气动力矩的迎风分量与桨距角实际关系曲线，并将此关系应用于机组实际调速运行过程中，提升机组调速过程稳定性。

52、该系统采用被动调速组件和主动调速组件两套失速控制系统，提高机组安全可靠性，当一套调速系统发生失效时，可通过另一套失速控制系统实现机组失速保护。

53、本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。