[發(fā)明專(zhuān)利]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航超限IPC變速率停機(jī)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811568419.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109737007B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周玲;任永;鄒荔兵;盧軍;王偉;王超;劉凡鷹;段博志;呂鳳安;劉為
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D7/04
• 分類(lèi)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(kāi)了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航超限IPC變速率停機(jī)方法，是在常規(guī)控制策略的基礎(chǔ)上，增加了風(fēng)輪方位角的偏航超限獨(dú)立變槳控制IPC變速率順槳的降載控制模塊：當(dāng)機(jī)組進(jìn)入停機(jī)邏輯，首先判別機(jī)組觸發(fā)的故障類(lèi)型是否是偏航超限停機(jī)警報(bào)，如果不是則采用對(duì)應(yīng)的停機(jī)邏輯動(dòng)作，如果是則采用IPC變速率停機(jī)；通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)機(jī)葉輪的方位角；機(jī)組葉片采用基于方位角的IPC變速率順槳邏輯進(jìn)行變槳，槳距角逐漸增大，當(dāng)3個(gè)葉片槳距角都增大到60°以上時(shí)，采用統(tǒng)一變槳控制CPC進(jìn)行順槳，直至3個(gè)葉片槳距角都達(dá)到最大槳距角時(shí)，完成順槳停機(jī)動(dòng)作。本發(fā)明可以減小不平衡推力引入的傾覆彎矩，有效實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在特殊工況下的載荷優(yōu)化控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航超限IPC變速率停機(jī)方法。

背景技術(shù)

業(yè)內(nèi)習(xí)知，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展以及市場(chǎng)的需求，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量越來(lái)越大，葉片越來(lái)越長(zhǎng)，而風(fēng)機(jī)常常運(yùn)行在相對(duì)較為惡劣的外部環(huán)境中，這就造成機(jī)組載荷越來(lái)越大，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行構(gòu)成很大的安全隱患，給業(yè)主的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)負(fù)面影響。

當(dāng)風(fēng)速急劇增加(10s內(nèi)增加15m/s)且風(fēng)向突變，對(duì)應(yīng)工況為dlc1.4(IEC-3rd)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組承受的載荷很大，針對(duì)這一問(wèn)題，目前出現(xiàn)了很多解決方案，其中常見(jiàn)的有以下兩種方案：

一、加強(qiáng)機(jī)組部件來(lái)提高機(jī)組安全性能；

二、優(yōu)化控制策略，進(jìn)行機(jī)組降載控制。

通過(guò)加強(qiáng)機(jī)組部件來(lái)提高機(jī)組安全性能，即增加機(jī)組部件的尺寸或換用性能更好的材料，這勢(shì)必會(huì)增加機(jī)組重量和成本，從而造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組度電成本的增加，降低了競(jìng)爭(zhēng)力。所以方案二是目前該領(lǐng)域常用方法和研究熱點(diǎn)。目前采用的通過(guò)減小停機(jī)過(guò)程中槳葉的變槳速率來(lái)降低載荷，此方法在小容量、短葉片機(jī)組上是有效的，但對(duì)于目前市場(chǎng)需求的大容量長(zhǎng)葉片機(jī)組卻達(dá)不到預(yù)期的效果，因此現(xiàn)急需一種有效降低此極端風(fēng)況下大容量長(zhǎng)葉片風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷的方案。

針對(duì)目前特定極端風(fēng)況下大容量長(zhǎng)葉片機(jī)組存在的載荷偏大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種有效解決載荷偏大問(wèn)題的方案。

首先，我們分析了在出現(xiàn)大偏航角狀態(tài)下，葉片在不同方位角的受力情況：

1、當(dāng)葉片在0°方位角(葉片位于垂直正上方)時(shí)，如圖1所示，此時(shí)攻角為負(fù)，而且偏航誤差越大，槳葉變槳角度越大，負(fù)攻角越大，此時(shí)葉片承受大的反向推力；

2、當(dāng)葉片在180°方位角(葉片位于垂直正下方)時(shí)，如圖2所示，此時(shí)攻角為正，葉片承受正向推力，而由于風(fēng)速突然增加，造成葉片承受正向載荷大。

很明顯，葉片在上下方位角下受力不均，造成氣動(dòng)不平衡，導(dǎo)致機(jī)組承受巨大傾覆彎矩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在DLC1.4(IEC-3rd)載荷過(guò)大的問(wèn)題，提出了一種可靠的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航超限IPC變速率停機(jī)方法，通過(guò)減小氣動(dòng)不平衡，從根本上減小了載荷，根據(jù)葉片不同方位角來(lái)增加或減小槳距角，減小葉片受力不平衡，從而減小載荷，即在0度方位角，減小變槳角，增大攻角，減小反向推力，而在180度方位角，增大變槳角，減小攻角，減小正向推力，從而減小不平衡推力引入的傾覆彎矩，有效地實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在特殊工況下的載荷優(yōu)化控制。

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)組偏航超限IPC變速率停機(jī)方法，該方法是在常規(guī)控制策略的基礎(chǔ)上，增加了風(fēng)輪方位角的偏航超限獨(dú)立變槳控制IPC變速率順槳的降載控制模塊：當(dāng)機(jī)組進(jìn)入停機(jī)邏輯，首先判別機(jī)組觸發(fā)的故障類(lèi)型是否是偏航超限停機(jī)警報(bào)，如果不是則采用對(duì)應(yīng)的停機(jī)邏輯動(dòng)作，如果是則采用IPC變速率停機(jī)；通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)機(jī)葉輪的方位角；機(jī)組葉片采用基于方位角的IPC變速率順槳邏輯進(jìn)行變槳，槳距角逐漸增大，當(dāng)3個(gè)葉片槳距角都增大到60°以上時(shí)，采用統(tǒng)一變槳控制CPC進(jìn)行順槳，直至3個(gè)葉片槳距角都達(dá)到最大槳距角時(shí)，完成順槳停機(jī)動(dòng)作。