[發明專利]基于雙饋風力發電機組的變槳控制方法

有效

• 申請號: 202011069899.4
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112196735B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 熊偉;劉志祥;陳云;曹品;邢興振;余長洲;易炯燕;徐鍵;高志文;謝越;陳柳竹
• 申請（專利權）人: 重慶科凱前衛風電設備有限責任公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D9/25;F03D17/00;F03D80/00
• 代理公司: 重慶志合專利事務所(普通合伙) 50210
• 代理人: 徐傳智

一種基于雙饋風力發電機組的變槳控制方法，包括以下步驟：1)設置風輪的載荷參考分量；2)獲取風輪的載荷實時分量；3)濾波處理；4)差值比較；5)當載荷分量差值不大于零時，進行統一變槳過程控制；6)當載荷分量差值大于零時，由以下步驟進行獨立變槳過程控制：6?1)獲取發電機有功功率調節限制因子；6?2)獲取獨立變槳控制過程的PI調節幅值限制因子的多項式函數；6?3)計算獨立變槳控制過程的PI調節幅值限制因子的取值；6?4)對分量差值進行PI調節；6?5)獲取載荷分量調節值；6?6)通過派克逆變換獲取獨立變槳角度調節值；6?7)獲得各個槳葉的獨立變槳控制角度；6?8)風輪按照各個槳葉的獨立變槳控制角度進行獨立變槳。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及一種基于雙饋風力發電機組的變槳控制方法。

背景技術

隨著風電機組單機容量的增加和葉片的不斷加長，如何提高風電機組的安全可靠性和降低機組制造成本，是當前大型風力發電機組面臨的挑戰。

在風電機組的實際運行環境中，由于風切變、湍流效應、偏航誤差等原因，會對風電機組的風輪和葉根上產生不均衡的載荷，并且會造成較大的葉尖變形，并且對風電機組的輪轂、主軸承、塔筒等關鍵部件造成很大的疲勞載荷，在偏航的情況下會導致葉片與塔筒之間凈空降低甚至出現掃塔的情況，極端情況下會造成倒塔等嚴重后果。因此，需要使用獨立變槳控制技術(Individual?pitch?control，簡稱“IPC”)，根據每個葉片的載荷傳感器得到實際載荷，結合統一變槳角度控制，給每個葉片發出不同的變槳參考角度，以達到降低風輪和葉根的不均衡載荷的目的。

目前，許多風電機組廠家給出了不同的獨立變槳控制優化算法，但是忽略了風電機組運行過程中處于不同工況的問題：

例如在風電機組正常運行控制過程中，當外界風速處于風電機組的額定風速附近，風電機組剛好可以滿負荷發電的情況下，發電機實際轉速在并網轉速和額定轉速之間波動，變槳系統的每個槳葉角度接近0°，當前的獨立變槳控制技術，均會導致風電機組變槳系統的每個槳葉變槳角度幅值調節量大，并且調節速率正向負向頻繁變動，并且會導致固定輪轂坐標系My方向的極限載荷增大。

或者在風電機組正常運行控制過程中，當外界風速高于風電機組的額定風速，風電機組滿負荷發電的情況下，發電機實際轉速在額定轉速上下波動，變槳系統的每個槳葉角度遠離0°，當前的獨立變槳控制技術，會導致風電機組變槳系統的每個槳葉變槳角度幅值調節量大，并且在一定程度上影響機組的有功功率輸出，同樣也會導致固定輪轂坐標系My方向極限載荷增大。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術對應的不足，提供一種基于雙饋風力發電機組的變槳控制方法，根據風電機組正常運行時的實時情況來決定獨立變槳角度調節值的范圍，避免了在大風情況下由于觸發了獨立變槳功能而導致變槳角度大幅度的波動，影響機組有功功率輸出的情況，同時，避免了在變槳角度接近0°位置時，仍然有大幅度的獨立變槳波動，導致葉片角度在0°左右頻繁動作而導致的發電機轉速不穩定和極限載荷的問題。

本發明的目的是采用下述方案實現的：一種基于雙饋風力發電機組的變槳控制方法，包括以下步驟：

1)設置風輪的傾覆載荷參考分量M_tilt-ref，以及偏航載荷參考分量M_yaw-ref；

2)按照下列方法獲取風輪的傾覆載荷實時分量M_tilt以及偏航載荷實時分量M_yaw：

2-1)利用槳葉A、槳葉B、槳葉C上的應變傳感器采集雙饋風力發電機組變槳系統的槳葉后傾力矩(M_A,M_B,M_C)；

2-2)利用安裝在風力發電機組主軸上的絕對值編碼器得到風輪方位角θ；