[發明專利]一種風機變槳電機選型參數獲取方法、系統及選型方法

有效

• 申請號: 201710042684.5
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106886634B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 王朝東;盧仁寶;袁金庫;王建偉;武愈振;朱斯
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許昌許繼風電科技有限公司;國家電網公司;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本發明涉及一種風機變槳電機選型參數獲取方法、系統及選型方法，該方法為：計算所有運行工況下的葉片根部實時風載M_z、變槳軸承摩擦轉矩M_f、葉片轉動慣量J及葉片變槳角加速度ω；根據M_z、M_f、J及ω，計算各運行工況下葉片根部原始驅動轉矩；根據葉片根部原始驅動轉矩、整個變槳系統的減速比及傳動效率，計算各個運行工況下的實時轉矩值；根據實時轉矩值得到風機變槳電機轉矩的最大值；對正常發電工況下變槳電機的轉矩和轉速進行均方根處理，得到變槳電機機械特性曲線，根據變槳電機轉矩的最大值及變槳電機機械特性曲線進行變漿電機選型。本發明簡單可靠，并且與風機實際運行情況比較符合，結果可信度比較高，可以更加合理地進行風力發電機變槳電機的選型。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，涉及變槳系統設計領域，具體涉及一種風機變槳電機選型參數獲取方法、系統及選型方法。

背景技術

目前，兆瓦級變槳型風力發電機在額定風速以上運行時，主要通過改變葉片的槳距角去調整風機葉片的受力情況，進而控制風力發電機的功率和轉速在額定值附近。但是，由于自然界的風具有隨機多變不穩定的特性，致使葉片上受到的風載不停變化，葉片的槳距角亦時刻在變化，而葉片槳距角的改變主要通過變槳電機驅動變槳減速裝置去實現，這就導致作用在變槳電機軸上的轉矩值也是在時刻變化。所以，對風力發電機變槳電機轉矩參數的選取與其他穩定負載類型傳動系統的電機轉矩選擇有很大的差別。

變槳電機的轉矩參數(額定轉矩和極限轉矩)是電機一個重要技術參數，該參數若選取過大，則會使電機的利用率降低，造成一定的資源浪費，增加風機成本，不經濟劃算。若選取過小，則風機在變槳運行過程中，電機發熱比較嚴重，大大縮短變槳電機的使用壽命。因此，根據風力發電機變槳電機實際受力情況，選擇合適的變槳電機轉矩參數對風力發電機的長期穩定運行十分重要。

現有技術中對變槳電機參數的計算有一定的研究，如參考文獻《基于最大均方根的變槳電機額定轉矩》(作者：李濤等)，其公開了一種變槳電機額定轉矩的計算方法。該計算方法僅僅研究了變槳電機額定轉矩的計算方法，并不涉及對變槳電機極限轉矩的計算，并且該方法在選取變槳電機額定轉矩時，僅僅簡單的選擇額定轉矩最大值作為選擇依據，并未考慮其對應的變槳電機的轉速情況，該方法有一定的局限性；

發明內容

本發明提供了一種風機變槳電機選型參數獲取方法、系統及選型方法，以解決現有的變漿電機選型參數單一、不全面，從而導致變漿電機選型不合適的問題。

為解決上述技術問題，本發明風機變槳電機選型參數獲取方法包括：

1)利用仿真軟件及風機模型計算所有運行工況下的葉片根部實時風載、變槳軸承摩擦轉矩、葉片轉動慣量及葉片變槳角加速度；

2)根據葉片根部實時風載、變槳軸承摩擦轉矩、葉片轉動慣量及葉片變槳角加速度，計算變槳電機各個運行工況下的葉片根部原始驅動轉矩；

3)根據葉片根部原始驅動轉矩、整個變槳系統的減速比及傳動效率，計算變槳電機各個運行工況下的實時轉矩值；

4)對變槳電機各個葉片的各個運行工況下的實時轉矩值進行最大值統計分析，最終得到風機變槳電機轉矩的最大值；

5)對正常發電工況下變槳電機的實時轉矩值及其對應的實時轉速進行均方根處理，得到變槳電機在正常發電工況下的轉矩均方根值和轉速均方根值對應關系，得到變槳電機機械特性曲線。

所述葉片根部原始驅動轉矩M_p的計算公式為：

M_p＝M_z-M_f+J*ω

其中，M_z為葉片根部實時風載，M_f為變槳軸承摩擦轉矩，J為葉片轉動慣量，ω為葉片變槳角加速度。