一种用于风力发电机组控制系统的发电机转速处理方法与流程

1.本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种用于风力发电机组控制系统的发电机转速处理方法。


背景技术：

2.水平轴风力发电机的风轮吸收风能旋转，进而带动连接的发电机旋转发电。风力发电机组的控制策略需要一系列的传感器进行信号检测，经过特定算法传递给核心控制策略进行控制指令计算。尤其是发电机转速作为风力发电机组变桨控制及发电机转矩控制的重要输入，其实时性对于风力发电机组的实时运行控制起着非常关键的作用。由于发电机转速测量一般由接近开关等硬件或变流器反馈的发电机转速作为控制输入，其信号在频域里经常会夹杂一些高阶频率分量，实际风力发电机组并不需要响应这些高阶频率分量，因此通常做法是对测量的发电机转速信号进行滤波后，仅保留较低频率的发电机转速信号引入控制。但由于不同品牌的变流器考虑不同的控制算法，其采用的滤波截止频率并不相同，导致滤波后的发电机转速延时情况不同，影响风力发电机组控制系统的控制效果。
3.现有针对此问题的技术方案包括：仅考虑变流器控制算法中对截止频率的要求，对滤波后的发电机转速与实际发电机转速的延时未充分考虑，导致由于风速变化引起的发电机转速变化未能及时通过变桨控制等方式来响应，造成机组在风速强烈变化时大部件受载不均，长时间运行容易出现疲劳损伤及极限载荷。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于风力发电机组控制系统的发电机转速处理方法，以解决参与控制输入的滤波后的发电机转速与实际发电机转速延时过大导致的风力发电机组控制延时的问题。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
6.本发明提供一种用于风力发电机组控制系统的发电机转速处理方法，包括：
7.s1：检测周期内检测功能标志位确认；
8.s2：采集原始发电机转速及滤波后的发电机转速，设置发电机转速滤波原截止频率；
9.s3：选取多个发电机转速，并将任意一个发电机转速与原始发电机转速相比较，当发电机转速与原始发电机转速相等时计时器开始计时，检测周期开始累加，直至发电机转速与滤波后的发电机转速相等，对多个发电机转速进行比较后，获得多个标记的时间；
10.s4：设置延时阈值参数，并将多个标记的时间与延时阈值参数做比较，当多个标记的时间任意一个小于延时阈值参数时，逻辑结束；当多个标记的时间同时大于延时阈值参数时，对发电机转速滤波截止频率进行调度。
11.进一步的，所述s1检测周期内检测功能标志位确认具体为：
12.在检测周期内检测功能标志位fenable是否为1，如果为1则该项控制功能开启，如
果不为1则逻辑结束。
13.进一步的，所述s2中采集原始发电机转速及滤波后的发电机转速具体为：采集原始发电机转速omega_o及滤波后的发电机转速omega_f。
14.进一步的，所述设置发电机转速滤波原截止频率具体为：
15.对原始发电机转速omega_o进行滤波，低频信号正常通过，超过设定临界值的高频信号被阻隔、减弱；设定临界值即为截止频率，发电机转速滤波原截止频率设置为f1。
16.进一步的，所述s3具体为：
17.选取三个发电机转速omega1、omega2、omega3，当检测到原始发电机转速omega_o等于omega1时，计时器t1开始计时，检测周期t1开始累加，直到滤波后的发电机转速omega_f等于omega1时计时结束并标记为t2；当检测到原始发电机转速omega_o等于omega2时，计时器t3开始计时，检测周期t3开始累加，直到滤波后的发电机转速omega_f等于omega2时计时结束并标记为t4；当检测到原始发电机转速omega_o等于omega3时，计时器t5开始计时，检测周期t5开始累加，直到滤波后的发电机转速omega_f等于omega3时计时结束并标记为t6。
18.进一步的，所述延时阈值设置为t_threshold，t2、t4和t6同时大于t_threshold时，对截止频率进行调度，将发电机转速滤波原截止频率f1设置为f2。
19.进一步的，所述t2、t4或t6任意一个小于t_threshold时，逻辑结束。
20.进一步的，所述延时阈值t_threshold设置为20-40ms。
21.进一步的，所述发电机组为直驱机组时，omega1、omega2、omega3设置为8rpm、10rpm、12rpm。
22.本发明至少具有以下有益效果：
23.1、本发明对原始发电机转速及滤波后的发电机转速延时进行分析并判断，从而对原始发电机转速进行滤波的截止频率进行调度，避免由于参与控制输入的滤波后的发电机转速与实际发电机转速延时过大导致的风力发电机组控制延时的问题。
24.2、本发明通过对原始发电机转速及滤波后的发电机转速进行实时对比的方式，其充分考虑了在不同截止频率下机组控制策略对不同发电机转速输入信号延时对机组控制效果的影响，从而在实时运行的情况下，完成对不同滤波截止频率的调度，有效控制滤波后的发电机转速输入信号的延时对于控制系统的不良影响。
附图说明
25.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
26.在附图中：
27.图1为一种用于风力发电机组控制系统的发电机转速处理方法流程图。
具体实施方式
28.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另
有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
30.如图1所示，本发明一种用于风力发电机组控制系统的发电机转速处理方法，包括：
31.s1：检测周期内检测功能标志位确认；
32.在当前的检测周期内检测功能标志位fenable是否为1，如果为1表明该项控制功能开启，如果不为1则逻辑结束。
33.s2：采集原始发电机转速及滤波后的发电机转速，设置发电机转速滤波原截止频率；
34.采集原始发电机转速omega_o及滤波后的发电机转速omega_f。由于原始发电机转速omega_o一般包含高阶频率信号，但风力发电机组作为大型旋转机械并具有大惯量的特点，其控制系统无需响应高阶频率信号，因此需要对原始发电机转速omega_o进行滤波，规则为低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。此设定临界值即为截止频率，原截止频率设置为f1。由于低通滤波的作用，此时滤波后的发电机转速相较原始发电机转速有延时。
35.s3：选取多个发电机转速，并将任意一个发电机转速与原始发电机转速相比较，当发电机转速与原始发电机转速相等时计时器开始计时，每个检测周期开始累加，直至发电机转速与滤波后的发电机转速相等，对多个发电机转速进行比较后，获得多个标记的时间；
36.选取三个发电机转速omega1、omega2、omega3，例如直驱机组可设置为8rpm、10rpm、12rpm，当检测到原始发电机转速omega_o等于omega1时，计时器t1开始计时，每个检测周期t1开始累加，直到滤波后的发电机转速omega_f等于omega1时计时结束并标记为t2；当检测到原始发电机转速omega_o等于omega2时，计时器t3开始计时，每个检测周期t3开始累加，直到滤波后的发电机转速omega_f等于omega2时计时结束并标记为t4。当检测到原始发电机转速omega_o等于omega3时，计时器t5开始计时，每个检测周期t5开始累加，直到滤波后的发电机转速omega_f等于omega3时计时结束并标记为t6。
37.s4：设置延时阈值参数，并将多个标记的时间与延时阈值参数做比较，当多个标记的时间任意一个小于延时阈值参数时，逻辑结束；当多个标记的时间同时大于延时阈值参数时，对发电机转速滤波截止频率进行调度。
38.设置一个延时阈值t_threshold，一般可设置为20-40ms，如果t2与t4与t6同时大于此延时阈值t_threshold，说明该滤波后的发电机转速的延时会对风力发电机组控制系统的控制输入造成不良影响，需要对截止频率进行调度，将发电机转速滤波原截止频率f1设置为f2。
39.如果t2与t4与t6任意一个小于此延时阈值t_threshold，说明该滤波后的发电机转速的延时不会对风力发电机组控制系统的控制输入造成不良影响，则逻辑结束。
40.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。