[發明專利]漂浮式風機獨立變槳控制方法

有效

• 申請號: 202010230245.9
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111287888B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 王磊;柯建波;鄧筑利;王俊烽
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 吳彬

本發明漂浮式風機獨立變槳控制方法，包括1)對漂浮式風機的槳葉機械結構進行分析，獲得槳葉機械結構動力學方程，2)建立獨立變槳模型，3)設計控制器u_i，4)用設計的控制器u_i控制漂浮式風機。本發明漂浮式風機獨立變槳控制方法，通過建立包含擾動因素的獨立變槳模型，并引入速率函數，所設計的控制器能自適應跟蹤期望的槳距角，并且誤差能夠在有限的時間內收斂，風機往往都是大型時滯的非線性系統，有限時間收斂能夠使風機在復雜的外界條件下快速做出反應，以此來降低風機的載荷，維持風機功率的穩定，以及延長風機的使用壽命。

技術領域

本發明涉及漂浮式風力發電技術領域，特別涉及一種漂浮式風機控制方法。

背景技術

漂浮式風機與陸上和近海的風力發電機相比，運行環境更加惡劣，雖然現有技術中出現了一些控制漂浮式風機抑制荷載的方法，但是由于存在以下三種問題導致現有方法的實施效果并不理想，第一個問題是由于漂浮式風機模型里的一些參數是時變的，傳統控制方法并不能自適應參數時變特性，使得長時間運行后會存在著一些誤差；第二個問題是漂浮式風機模型會存在一些擾動，傳統控制方法不能處理這些擾動，導致最后的跟蹤效果不是很好，第三個問題是由于傳統控制方法的收斂方式不是指數型收斂的，也就不能按照實際工程所需要的要求去收斂。

由此，迫切需要新的漂浮式風機控制方法來維持漂浮式風機功率的穩定和載荷的抑制。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種漂浮式風機獨立變槳控制方法，以解決在極端的環境下也能降低風機的載荷，維持風機功率穩定的技術問題。

本發明1)對漂浮式風機的槳葉機械結構進行分析，獲得動力學方程：

式中，β_i是第i片槳葉的槳距角，和分別是β_i的一階導數和二階導數，T_dri是第i片槳葉變槳調節驅動力矩，T_twi是第i片槳葉所受的扭轉力矩和空氣動力產生的擾動力矩的總和，J_i是第i片槳葉繞其軸的轉動慣量；k_Di是第i片槳葉的阻尼系數；k_Fi是第i片槳葉軸承的摩擦系數；

將式(1)寫成矩陣方程的形式，建立三槳葉水平軸風力機槳葉系統動力學模型，

式中，β＝[β₁，β₂，β₃]^T∈R³；u＝[u₁，u₂，u₃]^T＝[I_dr1，I_dr2，I_dr3]T∈R³；T_dr＝[T_dr1，T_dr2，T_dr3]^T∈R³；J(β)＝diag[J₁，J₂，J₃]∈R^3×3；I_dri表示調節第i片槳葉槳距角到需要的角度時的驅動電流，I_dri和T_dri的關系線性化為T_dri＝C_TiI_dri，C_Ti為常數，C_T＝diag[C_T1，C_T2，C_T3]∈R^3×3是正定常對角矩陣；

2)定義x₁＝β，獨立變槳模型為，