[發明專利]一種帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201710729885.2
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107762730B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 張文廣;韓越;劉瑞杰;劉吉臻;曾德良;牛玉廣;房方;楊婷婷;胡勇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了一種帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機控制系統及控制方法，帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機控制系統包括：帶有尾緣襟翼的風力機葉片、傳感器模塊、轉矩觀測器和控制系統；帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機控制系統的控制方法包括以下步驟：步驟一：進行帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機實驗測試及系統模型辨識，其步長為μ；步驟二：控制帶有尾緣襟翼結構的風力機葉片的槳距；步驟三：控制帶有尾緣襟翼結構的風力機葉片的襟翼；步驟四：根據步驟三可得針對葉輪轉矩及葉根疲勞載荷的即時控制量，分別為襟翼角輸入量u₁(k),u₂₁(k),u₂₂(k),u₂₃(k)，其被控量分別為轉矩觀測器得到的估計轉矩與對應葉片1、葉片2、葉片3的應變傳感器信號值。根據襟翼角輸入量u₁(k),u₂₁(k),u₂₂(k),u₂₃(k)及相應優化指標可得葉片1、葉片2、葉片3的三襟翼角控制量

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，特別是涉及大型變槳風力機控制系統及控制方法。

背景技術

隨著化石能源的逐漸短缺與科學技術的不斷進步，風能資源作為一種有巨大發展潛力的可再生能源，越來越受到人們的重視。隨著風能利用技術的不斷進步，全球風電行業不斷發展，而這其中又以我國的風電發展速度最為迅速。如今，風力機的大型化已經成為了風能行業未來發展的主要趨勢。

在風力機運行過程中風力機葉片會遇到許多負載影響因素，其來源主要有湍流風、塔影效應、風剪切及偏航偏差等。而且，風力機葉輪轉矩也會因為這些負載影響因素產生波動，從而導致功率波動。在這些負載因素影響下，風力機葉片還會因其柔性產生大幅度的隨機振動，導致風力機產生較大的疲勞載荷。這些隨機振動嚴重影響風力機葉片的使用壽命，而且其對于風力機塔架、輪轂等結構也產生了載荷作用，同時減少了其他組件的使用壽命，使得風力機度電成本急劇提升。而且，傳統變槳控制系統對于風力機功率快速波動及風力機載荷快速變化均難以起到很好的控制效果。

因此希望有一種大型變槳風力機控制系統及控制方法可以克服或至少減輕現有技術中風力機的疲勞載荷并控制風力機功率的波動問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機控制系統的控制方法能夠抑制風力機的疲勞載荷并控制風力機功率波動。

本發明提供一種帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機控制系統的控制方法，所述帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機控制系統包括：帶有尾緣襟翼的風力機葉片、傳感器模塊、轉矩觀測器和控制系統；

帶有尾緣襟翼的風力機葉片包括：腹板、3個變襟翼電機、3個主動軸、3個從動軸、3個傳動帶、3個尾緣襟翼和3個變槳距電機；

傳感器模塊包括：3個分別安裝在所述大型變槳風力機三個葉片根部的迎風側的應變傳感器和6個安裝在所述大型變槳風力機三個葉片的中部及葉尖處的熱風式風速傳感器；應變傳感器與第一低通濾波器、A/D模數轉換器和嵌入式系統按順序依次連接，用于檢測帶有尾緣襟翼的風力機葉片根部的應變信號；熱風式風速傳感器與第二低通濾波器、A/D模數轉換器和嵌入式系統按順序依次連接，用于估算風輪平面的風速；

控制系統包括：電磁屏蔽機柜、A/D模數轉換器、D/A數模轉換器、嵌入式系統、第一低通濾波器、第二低通濾波器、第三低通濾波器、第四低通濾波器、第五低通濾波器、RS485接口和上位機；嵌入式系統通過RS485接口與上位機相連，用于監控控制系統的運行情況、接受上位機命令并且控制系統內組件之間的信號傳輸；電磁屏蔽機柜安裝于控制系統外部，用于屏蔽控制系統外部的電磁干擾；

帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機控制系統的控制方法，包括以下步驟：

步驟一：進行帶有尾緣襟翼的大型變槳風力機實驗測試及系統模型辨識，其步長為μ；