[發明專利]基于輪轂不平衡載荷特征量的獨立變槳控制方法

有效

• 申請號: 202011296928.0
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112412698B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 鄧雨;楊微;文茂詩;李海波;蔣嘉焱;劉善超
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團海裝風電股份有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;F03D7/04
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 安莉

本發明提供一種基于輪轂不平衡載荷特征量的獨立變槳控制方法，包括以下步驟：在進行獨立變槳控制過程中，實時獲得輪轂不平衡載荷特征量的實際值，通過獨立變槳裕度插值表得到獨立變槳實時開啟裕度，結合不平衡載荷的點頭力矩的實際值、偏航力矩的實際值，計算得到不平衡載荷的點頭力矩的理論值、偏航力矩的理論值，再分別計算各葉片的給定變槳角度。本發明通過引入輪轂不平衡載荷特征量，設置獨立變槳有效開啟條件，在不平衡載荷大時開啟獨立變槳，不平衡載荷小時關閉獨立變槳，實現獨立變槳自適應開啟控制。本發明可以解決現有技術中存在的獨立變槳無法自適應開啟，在降載與減小變槳軸承磨損的之間取得平衡的效果不夠理想的技術問題。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及一種基于輪轂不平衡載荷特征量的獨立變槳控制方法。

背景技術

風力發電機組通過葉片從風中獲取風能，轉化為電能的過程中，由于風切、塔影、葉片不平衡載荷的作用，產生了風輪面不平衡載荷，風輪面不平衡載荷包括點頭力矩和偏航力矩。風輪面不平衡載荷通過輪轂傳遞至風力發電機組傳動鏈，將造成輪轂和主軸極限、疲勞載荷增加。針對上述技術問題，引入葉根載荷信號和方位角信號，利用獨立變槳控制，可有效降低風輪面不平衡載荷。

但是對于傳統的獨立變槳控制，沒有一種規范且合理的開啟條件設置方法，導致獨立變槳應用過程中存在以下弊端：常規獨立變槳控制是利用功率、變槳角度來設置獨立變槳的開啟條件；但由于功率、變槳角度與不平衡載荷聯系不緊密，其最終在降載與減小變槳軸承磨損的之間進行平衡時，難以取得理想結果。同時，獨立變槳無法自適應開啟，若在風電機組的全壽命周期內持續開啟獨立變槳，將會導致變槳次數嚴重增加，變槳軸承磨損加劇；并且還存在較多區間平衡載荷并不大，但采用常規獨立變槳控制時仍然會開啟獨立變槳，加劇變槳軸承磨損同時對降載貢獻有限。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種基于輪轂不平衡載荷特征量的獨立變槳控制方法，以解決現有技術中存在的獨立變槳無法自適應開啟，在降載與減小變槳軸承磨損的之間取得平衡的效果不夠理想的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

第一方面，提供了一種基于輪轂不平衡載荷特征量的獨立變槳控制方法，在第一種可實現方式中，包括以下步驟：

在進行獨立變槳控制過程中，獲得輪轂不平衡載荷特征量的實際值，通過獨立變槳裕度插值表得到獨立變槳實時開啟裕度；

根據獨立變槳實時開啟裕度，結合不平衡載荷的點頭力矩的實際值、偏航力矩的實際值，計算得到不平衡載荷的點頭力矩的理論值、偏航力矩的理論值；

根據不平衡載荷的點頭力矩的理論值、偏航力矩的理論值，分別計算各葉片的給定變槳角度；

根據各葉片的給定變槳角度進行獨立變槳。

第一種可實現方式的有益技術效果如下：

通過引入輪轂不平衡載荷特征量，設置獨立變槳有效開啟條件，分別計算各葉片的給定變槳角度，實現獨立變槳自適應開啟控制。

結合第一種可實現方式，在第二種可實現方式中，輪轂不平衡載荷特征量的實際值具體按以下方式求得：

根據各葉片的葉根載荷My、風輪方位角φ，計算得出不平衡載荷的點頭力矩的實際值、偏航力矩的實際值；

根據所述點頭力矩的實際值、偏航力矩的實際值，計算得出輪轂不平衡載荷特征量的實際值。

結合第一種可實現方式，在第三種可實現方式中，獨立變槳裕度插值表具體按以下方式求得：

根據風速序列、偏航誤差序列、設計年均風速，計算風力發電機組在關閉獨立變槳系統工況下輪轂不平衡載荷的仿真值；

提取輪轂不平衡載荷特征量的仿真值；