專(zhuān)利名稱(chēng)：變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)組的控制方法，尤其涉及一種能有效減小機(jī)組零部件疲勞 載荷的獨(dú)立變槳控制方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于三槳葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，由于存在垂直風(fēng)速梯度和水平風(fēng)速梯度，造成風(fēng)速在 風(fēng)輪掃掠面上不均勻分布，各個(gè)槳葉上的速度矢量三角形將不相等；使風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中 所受的氣動(dòng)力中心處于變動(dòng)狀態(tài)下，從而給風(fēng)輪造成交變載荷。隨著機(jī)組的大型化，葉片長(zhǎng) 度增加更進(jìn)一步加劇了這種交變載荷，由于風(fēng)輪在制造時(shí)不可避免地存在質(zhì)量偏心，風(fēng)輪 質(zhì)心與轉(zhuǎn)動(dòng)中心不在同一點(diǎn)上而產(chǎn)生的交變載荷，同時(shí)由于風(fēng)速時(shí)刻變化，湍流、陣風(fēng)等都 對(duì)風(fēng)輪產(chǎn)生激振力，這些都是造成風(fēng)力機(jī)疲勞載荷的主要來(lái)源。應(yīng)用獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)及 控制方法可以減小因各槳葉受力不均導(dǎo)致的疲勞載荷問(wèn)題。獨(dú)立變槳距控制已成為當(dāng)前大 型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101592127A公開(kāi)了 “一種大型風(fēng)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制方法”， 以及中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101476541A公開(kāi)的“用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)及控 制方法”。上述專(zhuān)利都采用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差來(lái)生成協(xié)同變槳節(jié)距角和測(cè)量槳葉根部載荷 (Myl,My2,My3)的方式來(lái)生成偏差變槳節(jié)距角。以上兩方法都增加了變槳速率，同時(shí)也存在如 下不足1)這將增加變槳軸承的疲勞載荷，因此，會(huì)降低變槳軸承的壽命；2)變槳速率加快 對(duì)電機(jī)的響應(yīng)速度要求提高，而這種電機(jī)的價(jià)格不菲，因此增加獨(dú)立變槳成本；3)以上兩 方法沒(méi)有考慮風(fēng)輪在制造過(guò)程時(shí)存在的因質(zhì)量偏心問(wèn)題而導(dǎo)致的交變載荷。發(fā)明專(zhuān)利內(nèi)容為了克服現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制方法中存在的不足，本發(fā)明提供了一種通過(guò) 測(cè)量不均衡載荷，避免出現(xiàn)較大的疲勞載荷，降低獨(dú)立變槳成本的變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 獨(dú)立變槳控制方法。該控制方法可避免在制造過(guò)程時(shí)的因質(zhì)量偏心而產(chǎn)生交變載荷。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是—種變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制方法，包括協(xié)同變槳控制過(guò)程，所述協(xié) 同變槳控制過(guò)程為檢測(cè)出發(fā)電機(jī)的輸出功率Pg，與參考額定功率Prate相減得出功率偏差
ΔΡ，按照如下拉普拉斯關(guān)系得出協(xié)同變槳期望輸出的協(xié)同節(jié)距角K’織
其中Kp為PI控制器的比例系數(shù)，Ki為PI控制器積分系數(shù)，F(xiàn)k為PI控制器增益系數(shù)，其特 征在于所述獨(dú)立變槳控制方法還包括偏差變槳控制過(guò)程，所述偏差變槳控制過(guò)程包括1)、檢測(cè)出三槳葉片根部的y方向載荷(Myl，My2，My3)、ζ方向載荷(Mzl，Mz2，Mz3)和 葉輪方位角θ，并一起傳給主控制器；主控制器將三槳葉片根部的y方向載荷(Myl，My2，My3) 經(jīng)Park變換，變換為傾翻載荷分量Md和偏航載荷分量Mq ；將ζ方向載荷(Mzl，Mz2，Mj經(jīng) Park變換，變換為傾翻載荷分量Mtilt和偏航載荷分量Myaw;2)、將傾翻載荷分量Md和偏航載荷分量Mq分別帶入如下的拉普拉斯關(guān)系式
權(quán)利要求
1. 一種變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制方法，包括協(xié)同變槳控制過(guò)程，所述協(xié)同 變槳控制過(guò)程為檢測(cè)出發(fā)電機(jī)的輸出功率Pg，與參考額定功率Prate相減得出功率偏差ΔΡ，按照如下拉普拉斯關(guān)系得出協(xié)同變槳期望輸出的協(xié)同節(jié)距角ββ抽
2.如權(quán)利要求ι所述的變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制方法，其特征在于所述 三槳葉片根部的y方向載荷(Myl，My2，My3)、Z方向載荷(Mzl, Mz2, Mz3)在Park變換之前，按以下拉普拉斯關(guān)系式通過(guò)低通濾波器》=^7^——^和按以下拉普拉斯關(guān)系式通過(guò)陷M yi s ++ W1波器
3.如權(quán)利要求1所述的變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制方法， 其特征在于所述發(fā)電機(jī)輸出功率Pg按以下拉普拉斯關(guān)系式進(jìn)行濾波
全文摘要
一種變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳控制方法，包括協(xié)同變槳控制過(guò)程檢測(cè)發(fā)電機(jī)輸出的功率Pg，與參考功率Ptate相減得出功率偏差ΔP，經(jīng)PI控制器，得出協(xié)同變槳控制期望輸出的協(xié)同節(jié)距角βc；還包括偏差變槳控制過(guò)程1)檢測(cè)三槳葉片根部的y方向載荷(My1，My2，My3)、z方向載荷(Mz1，Mz2，Mz3)和葉輪方位角θ，將y方向載荷、z方向載荷分別經(jīng)Park變換為載荷分量(Md，Mq，Mtilt，Myaw)；2)再經(jīng)PI控制器輸出節(jié)距角3)節(jié)距角經(jīng)變槳速率限制，輸出節(jié)距角(βd，βq)；4)節(jié)距角(βd，βq，βtilt，βyaw)經(jīng)Park逆變換，得出偏差節(jié)距角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)子不平衡節(jié)距角；再疊加得出三個(gè)葉片期望輸出的節(jié)距角，本發(fā)明能有效降低機(jī)組的疲勞載荷。
文檔編號(hào)F03D7/04GK102102630SQ201010520320
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者何玉林, 周宏麗, 王磊, 蘇東旭, 黃帥 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)