[發(fā)明專利]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基于機(jī)艙彎頭載荷的獨(dú)立變槳控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711164338.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN108035847A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李剛;馬沖;黃國燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 明陽智慧能源集團(tuán)股份公司
• 主分類號(hào): F03D7/04
• 分類號(hào): F03D7/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基于機(jī)艙彎頭載荷的獨(dú)立變槳控制方法，該方法是：首先，在機(jī)艙彎頭處貼裝傳感器，通過傳感器直接采集彎頭彎矩My、Mz，再通過采集的機(jī)艙彎頭載荷推算出D軸載荷和Q軸載荷，即D?Q軸載荷；其次，D軸載荷和Q軸載荷分別通過濾波器、PI控制器、限幅輸出為D?Q軸的變槳指令；最后，D?Q軸的變槳指令經(jīng)過D?Q軸逆變換，得到每個(gè)槳葉上的變槳指令，疊加到統(tǒng)一變槳指令上。本發(fā)明方法采用機(jī)艙彎頭載荷作為獨(dú)立變槳控制的反饋量，載荷傳感器的數(shù)量由三組降為一組，在顯著降低成本的同時(shí)，也提高了可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基于機(jī)艙彎頭載荷的獨(dú)立變槳控制方法。

背景技術(shù)

業(yè)內(nèi)習(xí)知，隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)逐漸趨向于大兆瓦、高塔架、大葉輪、輕量化設(shè)計(jì)。對(duì)于大葉輪機(jī)組，葉根疲勞載荷My、輪轂不平衡載荷和偏航的不平衡載荷會(huì)顯著增大。為實(shí)現(xiàn)葉輪和塔架的輕量化設(shè)計(jì)，機(jī)組需要采用獨(dú)立變槳控制策略，以降低疲勞載荷。

傳統(tǒng)的獨(dú)立變槳控制主要是借助在風(fēng)機(jī)葉片根部貼裝載荷傳感器，通過測(cè)量葉片根部揮舞方向和擺振方向的載荷，轉(zhuǎn)換成風(fēng)機(jī)葉輪平面面外載荷，得到葉輪平面上的不平衡載荷。

其中，葉輪平面上的一階、非對(duì)稱風(fēng)力場(chǎng)能夠被線性化，并通過兩個(gè)相互垂直的分量描述，葉片載荷與風(fēng)速緊密相關(guān)。因此，葉輪平面的不平衡載荷可以表述為“載荷作用場(chǎng)”，葉片任意瞬時(shí)的載荷被視為其在載荷場(chǎng)對(duì)應(yīng)位置的采樣值。此外，用于補(bǔ)償不對(duì)稱載荷的附加變槳?jiǎng)幼饕材軌虮硎鰹楦采w葉輪掃略平面的“槳距作用場(chǎng)”，而槳葉所需的附加變槳?jiǎng)幼髂軌蛲ㄟ^其對(duì)槳距作用場(chǎng)對(duì)應(yīng)位置采樣獲得。每一個(gè)場(chǎng)能夠描述為兩個(gè)垂直的分量，從載荷作用場(chǎng)生成槳距作用場(chǎng)只需一個(gè)雙輸入雙輸出的控制器，而且這與葉片的數(shù)目及葉輪旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)。對(duì)于三葉片風(fēng)輪來說，三個(gè)測(cè)得的葉根載荷能夠用來計(jì)算瞬時(shí)載荷作用場(chǎng)的兩個(gè)分量，從載荷作用場(chǎng)的雙分量又生成槳距作用場(chǎng)，從槳距作用場(chǎng)的雙分量能夠變換成三個(gè)獨(dú)立的槳距增量，這一過程稱為稱為經(jīng)典的獨(dú)立變槳控制。

這種獨(dú)立變槳控制主要以葉根載荷作為輸入量，通過在每個(gè)葉片上施加一個(gè)附加的變槳角度，來消除葉輪平面的不平衡載荷，達(dá)到降載目的。然而如何保證獨(dú)立變槳控制的可靠性、降低獨(dú)立變槳控制的成本，這些問題一直困擾技術(shù)人員。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提出了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基于機(jī)艙彎頭載荷的獨(dú)立變槳控制方法，該方法采用機(jī)艙彎頭載荷作為獨(dú)立變槳控制的反饋量，載荷傳感器的數(shù)量由三個(gè)降為一個(gè)，在顯著降低成本的同時(shí)，也提高了可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基于機(jī)艙彎頭載荷的獨(dú)立變槳控制方法，包括以下步驟：

1)首先，在機(jī)艙彎頭貼裝傳感器，通過傳感器直接采集機(jī)艙彎頭彎矩My、Mz，然后再通過采集的彎頭載荷推算出D軸載荷和Q軸載荷，即D-Q軸載荷，其具體情況如下：

D軸載荷是反映風(fēng)輪平面俯仰方向受載的不平衡性，Q軸載荷是反映葉輪平面偏航方向受載的不平衡性，在風(fēng)機(jī)輪轂坐標(biāo)系中，D軸載荷指輪轂My，而Q軸載荷指輪轂Mz，輪轂坐標(biāo)系為GL坐標(biāo)系，X坐標(biāo)軸沿輪轂中心線從機(jī)頭指向機(jī)尾，Y坐標(biāo)軸水平且與X軸垂直，Z坐標(biāo)軸垂直指向上；獨(dú)立變槳控制目的是為消除葉輪平面的不平衡載荷，因而需要得知反映葉輪平面不平衡性的載荷，即D軸載荷和Q軸載荷，為此，如何通過機(jī)艙彎頭載荷得到D-Q軸載荷尤為關(guān)鍵；