[發明專利]一種變速恒頻風力機切入階段的變槳控制方法

無效

• 申請號: 201210026747.5
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102536654A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 葛銘緯;代海濤;張洪坤;秦明
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本發明涉及風力發電設備運行變槳控制方法，具體地，涉及一種變速恒頻風力機切入階段的變槳控制方法。

背景技術

變槳距技術已在大型風力機組中廣泛使用。變槳距風力機的功率調節不完全依靠葉片的氣動性能，通常情況下，當功率在額定功率以下時，控制器將槳距角置于零度附近，不作變化；在額定功率以上時，變槳距機構開始工作，調整槳距角，使葉片攻角不變，將發電機的輸出功率控制在額定值附近。適當的變槳控制方法可以使風力機葉片處于更好的流動狀態獲得更多的風能，從而在發電功率上得到可觀的變槳距效益；另外一方面，它還可以有效地減小風輪推力及葉根彎矩等氣動載荷，從而減小風機設計對強度、疲勞的要求，增加風機運行的可靠性。因此，變槳距控制技術引起了人們極大地重視。

變速恒頻風力機組的運行狀態根據風況不同可分為四種不同的階段，它們分別是恒速并網(切入)階段、最大Cp階段，額定轉速階段和額定功率階段。當到達切入風速時，發電機以最小轉速切入，發電機保持最小轉速。通常情況下，在切入階段，風輪葉片槳距角保持為零度，風機運行偏離最佳功率系數Cp。因此采取合適的變槳控制方法，對于提高切入階段運行功率，降低風輪載荷具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種變速恒頻風力機切入階段的變槳控制方法，可以提高風力機切入階段運行功率，實現功率最優化，同時可以降低風力機運行載荷。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種變速恒頻風力機切入階段的變槳控制方法，在切入階段，風力機以正的槳距角切入，并逐漸減小槳距角，當達到最佳葉尖速比時，槳距角變為零度。

進一步地，在切入階段，風力機按不同槳距角下Cp-λ曲線族的外包絡線運行，進行變槳控制。

進一步地，包括如下步驟：

(1)Cp-λ曲線族外包絡線的獲得

首先，要準確的求解出特定風力機在不同槳距角下對應的Cp-λ曲線，該求解可采用葉素-動量理論并考慮輪轂損失、葉尖損失、翼型失速、風剪切的影響；

然后，根據求解出的Cp-λ曲線族尋找出該曲線族Cp最大的外包絡線及不同葉尖速比所對應的葉片槳距角；

(2)根據來流風速求解出風力機運行的葉尖速比，然后根據葉尖速比調整葉片槳距角，使得風力機在切入階段運行在Cp-λ曲線族外包絡線上。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明通過在切入階段采用變槳控制方法，相對于槳距角在切入階段僅保持為零度而言，風力機可轉化更多的風能，并減小風力機運行載荷，從而提高風力機運行的安全可靠性。在不同海拔下，切入階段變槳均可以有效提高風力機運行功率，并減小風輪推力和葉根揮舞彎矩。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為風力機在不同槳距角下的Cp-λ曲線圖；

圖2為切入階段變槳控制方法下槳距角隨風速的變化圖；

圖3a為切入階段變槳風力機運行的Cp-λ曲線圖；

圖3b為切入階段變槳風力機運行的C_T-λ曲線圖；

圖3c為切入階段變槳風力機運行的C_My-λ曲線圖；

圖4為風力機切入階段在不同海拔高度下的靜態功率曲線圖；

圖5a為風力機在切入階段風輪推力隨風速的變化圖；

圖5b為風力機在切入階段葉根揮舞彎矩隨風速的變化圖；

其中：圖3a、3b、3c、4、5a及5b中，實線槳距角為零，點劃線采用了本發明變槳控制方法。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明的一種變速恒頻風力機切入階段的變槳控制方法，在切入階段，風力機以正的槳距角切入，并逐漸減小槳距角，當達到最佳葉尖速比時，槳距角變為零度。通過在切入階段實行變槳控制，可以提高風力機切入階段運行功率，實現功率最優化，同時可以降低風力機運行載荷。