[發(fā)明專利]一種降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)疲勞載荷的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010099254.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111255629B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏宗朝;黃國(guó)燕;王明江;郭濤;盧軍;梁善倫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 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)了一種降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)疲勞載荷的控制方法，該方法為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在正常發(fā)電風(fēng)速W_in～W_out范圍內(nèi)及機(jī)組處于正常發(fā)電條件下對(duì)機(jī)組采取的變槳距控制方法，在風(fēng)速呈增加趨勢(shì)時(shí)，由于每一個(gè)風(fēng)速區(qū)間均對(duì)應(yīng)一個(gè)與之相匹配的槳距角，避免了風(fēng)速在很小范圍內(nèi)變化時(shí)，槳葉的頻繁動(dòng)作，而每當(dāng)風(fēng)速由一個(gè)區(qū)間增加跳出該區(qū)間，增加至另一個(gè)區(qū)間時(shí)，槳距角也將隨之變化增加，因此保障了機(jī)組的運(yùn)行安全。在風(fēng)速呈減少趨勢(shì)時(shí)，由于當(dāng)前執(zhí)行的葉片槳距角可滿足機(jī)組的運(yùn)行安全，對(duì)槳距角的變化增加風(fēng)速變化時(shí)長(zhǎng)限制條件，僅當(dāng)風(fēng)速持續(xù)減小跳出該設(shè)定區(qū)間且持續(xù)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)某一時(shí)長(zhǎng)設(shè)定值后，才觸發(fā)變槳距控制，保障了風(fēng)速在減小時(shí)，槳葉不頻繁動(dòng)作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)疲勞載荷的控制方法。

背景技術(shù)

隨著陸上及海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均向更高單機(jī)功率、更大葉輪直徑發(fā)展，在經(jīng)典的變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略條件下(機(jī)組實(shí)時(shí)調(diào)整槳距角，以實(shí)現(xiàn)最佳的風(fēng)能捕獲效率)，機(jī)組的載荷將大幅增大，由此，為滿足機(jī)組的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，機(jī)組的設(shè)計(jì)尺寸、重量需要同步增加，進(jìn)而造成了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造難度、運(yùn)輸難度、制造成本的顯著增加。

當(dāng)前，針對(duì)變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳距控制(指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在正常發(fā)電風(fēng)速W_in～W_out范圍內(nèi)，及機(jī)組處于正常發(fā)電條件下)，經(jīng)典的控制方法為：參見(jiàn)圖1所示，機(jī)組的風(fēng)速(或發(fā)電功率，但本文以風(fēng)速變化作為控制的判斷條件)在達(dá)到某一設(shè)定值W₀前(該值通常低于額定風(fēng)速W_Rated)，槳距角始終保持為某一固定槳距角A₀(通常為葉片氣動(dòng)性能最佳時(shí)的角度)，機(jī)組在外界風(fēng)速達(dá)到W₀值以后，葉片的槳距角為滿足機(jī)組載荷要求，或?yàn)檫m應(yīng)風(fēng)速變化追求理想的發(fā)電功率，或?yàn)橄拗茩C(jī)組發(fā)電功率不超過(guò)額定值，在此過(guò)程中，任何幅值的風(fēng)速變化，機(jī)組槳葉的角度將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化。由于機(jī)組槳葉的變化調(diào)整，由變槳減速機(jī)、變槳軸承驅(qū)動(dòng)完成，因此，變槳減速機(jī)、變槳軸承在此過(guò)程中將承受頻繁的疲勞載荷。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向更大功率、更高葉輪直徑發(fā)展，變槳減速機(jī)、變槳軸承承擔(dān)的疲勞載荷也將顯著增加，為滿足機(jī)組設(shè)計(jì)安全要求，變槳減速機(jī)、變槳軸承的尺寸、重量、成本、制造難度也將顯著增加。

針對(duì)該問(wèn)題，本文針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵載荷之一的變槳系統(tǒng)疲勞載荷，提出一種有效降低該載荷的控制方法，旨在降低對(duì)變槳軸承、變槳減速機(jī)、輪轂的設(shè)計(jì)尺寸要求，進(jìn)而降低該三大部件的制造要求、運(yùn)輸要求及制造成本。

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，提出了一種降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)疲勞載荷的控制方法，旨在降低對(duì)變槳軸承、變槳減速機(jī)、輪轂的設(shè)計(jì)尺寸要求，進(jìn)而降低該三大部件的制造要求、運(yùn)輸要求及制造成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)疲勞載荷的控制方法，該方法為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在正常發(fā)電風(fēng)速W_in～ W_out范圍內(nèi)及機(jī)組處于正常發(fā)電條件下對(duì)機(jī)組采取的變槳距控制方法，其包括風(fēng)速呈增加趨勢(shì)變化和風(fēng)速呈減小趨勢(shì)變化時(shí)兩種控制策略，具體如下：

第一種，風(fēng)速呈增加趨勢(shì)變化：

當(dāng)風(fēng)速W增加，滿足W_in≤W＜W₀范圍時(shí)，葉片的槳距角被控制保持在最小槳距角A₀，即葉片氣動(dòng)性能最佳的槳距角；

當(dāng)風(fēng)速W增加，滿足W₀≤W＜W₁時(shí)，葉片的槳距角被控制保持在槳距角 A₁；

當(dāng)風(fēng)速W增加，滿足W₁≤W＜W₂時(shí)，葉片的槳距角被控制保持在槳距角 A₂；