[發明專利]一種周期性激勵引起的傳動鏈扭振控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710589318.1
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107401482B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 劉皓明;王耀;李琰;張占奎;趙敏;田煒;任秋業;許波峰;袁曉玲;遲永寧;劉超
• 申請（專利權）人: 河海大學;中國電力科學研究院
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種周期性激勵引起的傳動鏈扭振控制方法及系統，方法包括：A，測量風機風輪轉速，基于所測轉速和轉速設定值計算出統一槳距角給定值β_ref；B，將統一槳距角給定值分配給每個槳葉，得到每個槳葉獨立變化的槳距角給定值β_iref＝K_iβ_ref，權系數K_i由每個槳葉的方位角反饋確定；C，測量風機的傳動鏈輸入轉矩，分析得到風輪旋轉頻率的倍頻量，基于3倍倍頻量和6倍倍頻量計算得到每個槳距角微調量Δβ_i；D：根據每個槳葉槳距角給定值和槳距角微調量得到槳葉的期望槳距角，根據此期望槳距角控制每個槳葉。本發明基于方位角反饋的獨立變槳距控制的基礎上增加一個槳距角微調量，可以更好的控制由周期性激勵引起的傳動鏈扭振。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及一種雙饋式風力發電機組的周期性激勵引起的傳動鏈扭振抑制控制方法，還涉及一種采用此控制方法的系統。

背景技術

隨著常規能源短缺的日益嚴重，可再生能源開發與利用無疑將成為今后能源開發主要方向。目前，風力發電技術已經成熟，風電裝機容量不斷擴大，截止至2016年底，中國風電裝機容量已突破176.1GW，隨著在役機組數量的增加，如何保證風電機組安全、可靠、高效底運行已成為風電行業關注的重點。

風電機組的工作環境惡劣，風速有很高的不穩定行，機組部件很容易損壞，尤其是傳動鏈的損壞率更高，而風電機組有安裝在偏遠山區且距離地面較高，維修不便，風電機組的傳動鏈扭振抑制在這種情況下具有重要的意義。

雙饋風電機組變槳距控制有統一變槳距控制和獨立變槳距控制兩種控制方式。統一變槳距控制是指對風機控制系統對風機的三個槳葉片發出相同的變槳距角的控制方式，這種控制方式本質上認為風輪的整個旋轉平面的風速相同，其優點是對變槳距系統的要求較小，控制策略簡單容易實現，缺點是控制輸出功率會有波動，對整個機組的振動有很大影響。在實際的情況中，風輪受到風切變和塔影效應等因素的影響時，在風輪的旋轉平面各處的風速是不相同的，尤其是風機單機容量不斷增大，槳葉片半徑不斷增長的情況下，獨立變槳距控制是降低風電機組由風切變和塔影效應等周期性激勵引起的傳動鏈扭振幅值的最有效方式，這種控制方式的優點是控制精度高，通過微調各個槳葉片的槳距角，能夠很好的改善由風輪旋轉平面上風速大小不同產生的不對稱載荷對傳動鏈輸入轉矩的波動，其缺點是對變槳系統要求更高，控制策略復雜。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供了一種周期性激勵引起的傳動鏈扭振控制方法及系統，基于方位角反饋的獨立變槳距控制的基礎上增加一個槳距角微調量，可以更好的控制由周期性激勵引起的傳動鏈扭振。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種周期性激勵引起的傳動鏈扭振控制方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟A，測量風機風輪轉速，基于所測轉速和轉速設定值計算出統一槳距角給定值β_ref；

步驟B，將統一槳距角給定值分配給每個槳葉，得到每個槳葉獨立變化的槳距角給定值β_iref＝K_iβ_ref，權系數K_i由下表達式計算：其中，i＝1、2、3；n為指數系數，k_i為參數由每個槳葉的方位角確定；

步驟C，測量風機的傳動鏈輸入轉矩，分析得到風輪旋轉頻率的倍頻量，基于3倍頻量和6倍頻量分量計算得到每個槳距角微調量Δβ_i；

步驟D：根據每個槳葉槳距角給定值β_iref和槳距角微調量Δβ_i得到槳葉的期望槳距角，根據此期望槳距角控制每個槳葉。

進一步的，k_i參數可由以下方法計算得到，