[發(fā)明專利]一種風力發(fā)電機組基于機艙加速度的變速率順槳停機方法

有效

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• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109751187B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 周玲;任永;鄒荔兵;盧軍;王超;王偉;劉凡鷹;段博志;呂鳳安;劉為
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D7/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發(fā)明公開了一種風力發(fā)電機組基于機艙加速度的變速率順槳停機方法，在常規(guī)控制策略的基礎上，增加了基于機艙前后加速度的變速率順槳模塊：當機組進入停機邏輯，首先判別機組觸發(fā)的故障類型是否是軟件超速停機警報，如果不是則采用對應的停機邏輯動作，如果是則采用基于機艙加速度的變速率停機邏輯，通過傳感器實時測量機艙前后加速度，經過濾波器濾波之后，輸出一個變槳速率值，與原控制器輸出的變槳速率值疊加，再經過限幅，將最終的變槳速率值乘以控制器的循環(huán)時間，得到最終的槳距角給定值并輸送給變槳系統(tǒng)，直至所有葉片槳距角都達到最大槳距角時，完成順槳停機動作。本發(fā)明可以實現風力發(fā)電機組在特殊工況下的載荷優(yōu)化控制。

技術領域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電的技術領域，尤其是指一種風力發(fā)電機組基于機艙加速度的變速率順槳停機方法。

背景技術

業(yè)內習知，隨著風力發(fā)電技術的發(fā)展以及市場的需求，風力發(fā)電機組容量越來越大，葉片越來越長，而風機常常運行在相對較為惡劣的外部環(huán)境中，這就造成機組載荷越來越大，對機組的運行構成很大的安全隱患，給業(yè)主的經濟效益帶來負面影響。

當風速急劇增加，遭遇1年一遇的EOG陣風(Annual extreme operation gust，簡稱EOG1)和電網掉電故障。風速突變，以及電網掉電(脫負載)都極易造成發(fā)電機超速，從而造成大的塔底合彎矩。對應工況為dlc1.5(IEC-2nd)，針對這一問題，目前出現了很多解決方案，其中常見的有以下兩種方案：

一、加強機組部件來提高機組安全性能；

二、優(yōu)化控制策略，進行機組降載控制。

通過加強機組部件來提高機組安全性能，即增加機組部件的尺寸或者換用性能更好的材料，這勢必會增加機組重量和成本，從而造成風力發(fā)電機組度電成本的增加，降低了競爭力。所以方案二是目前該領域常用方法和研究熱點。目前采用的通過減小停機過程中槳葉的變槳速率來降低載荷，此方法在小容量、短葉片機組上是有效的，但對于目前市場需求的大容量長葉片機組卻達不到預期的效果，因此現急需一種有效降低此極端風況下大容量長葉片風力發(fā)電機組載荷的方案。

針對目前特定極端風況下大容量長葉片機組存在的載荷偏大的問題，本發(fā)明提供了一種有效解決載荷偏大問題的方案。

首先，我們分析了在此工況機組運行時序情況，塔底合彎矩極限最大值發(fā)生在在停機過程中，此時對應高轉速和大槳距角，即極限最大載荷發(fā)生在順槳降低發(fā)電機轉速、增加槳距角的過程中，高轉速+大槳距角下葉片受力情況如圖1所示，當高轉速和大槳距角同時發(fā)生時，攻角為負，此時三個葉片均受到巨大的反向推力，從而造成了大的塔底極限載荷。

很明顯，要想從根本上解決減小載荷，就必須優(yōu)化機組停機邏輯，改變停機過程中機組運行狀態(tài)，避免高轉速與大槳距角同時出現。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對目前風力發(fā)電機組在DLC1.5(IEC-2nd)載荷過大問題，提出了一種可靠的風力發(fā)電機組基于機艙加速度的變速率順槳停機方法，通過優(yōu)化機組停機邏輯，改變停機過程中機組運行狀態(tài)，避免高轉速與大槳距角同時出現，減小了反向推力，降低了塔底極限載荷，有效地實現了風力發(fā)電機組在特殊工況下的載荷優(yōu)化控制。

為實現上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為：一種風力發(fā)電機組基于機艙加速度的變速率順槳停機方法，該方法是在常規(guī)控制策略的基礎上，增加了基于機艙前后加速度的變速率順槳模塊：當機組進入停機邏輯，首先判別機組觸發(fā)的故障類型是否是軟件超速停機警報，如果不是則采用對應的停機邏輯動作，如果是則采用基于機艙加速度的變速率停機邏輯，通過傳感器實時測量機艙前后加速度，經過濾波器濾波之后，輸出一個變槳速率值，與原控制器輸出的變槳速率值疊加，再經過限幅，將最終的變槳速率值乘以控制器的循環(huán)時間，得到最終的槳距角給定值并輸送給風力發(fā)電機組的變槳系統(tǒng)，直至所有葉片槳距角都達到最大槳距角時，完成順槳停機動作。