[發明專利]一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法

有效

• 申請號: 202110994891.7
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113738578B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 蘭杰;林淑;王其君;趙偉;岳偉;尹景勛
• 申請（專利權）人: 東方電氣風電股份有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 古波;孫杰

1.一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

a、建立塔筒頂部傾角與塔筒底部彎矩之間的數學模型；

b、在塔筒頂部安裝動態傾角傳感器，實時監測塔筒頂部傾角α，采用歐拉-伯努力梁模型作為塔筒頂部傾角α和塔筒底部彎矩M_y1之間的關系，并獲得塔筒底部實時彎矩M_y1；

c、依據風力發電機組氣動模型，風力發電機組實時運行的槳角β、功率、轉速，建立風力發電機組實時運行的漿角和塔筒底部實時彎矩M_y2之間的關系，并獲得塔筒底部的實時彎矩M_y2；

d、依據步驟b和步驟c兩個不同方法得到的塔筒底部彎矩，令筒底部實時彎矩M_y1等于塔筒底部實時彎矩M_y2，建立風力發電機組塔筒底部彎矩M_y1和槳角β之間的關系；

e、依據載荷設計要求得到允許的期望彎矩依據步驟d建立風力發電機組塔筒底部實時彎矩M_y1和槳角β之間的關系，獲得允許的最小漿角β^min的值，并與當前槳角對比，并取二者的最大值作為最終的槳角控制命令給風力發電機組控制系統以實現塔筒底部實時彎矩小于期望彎矩。

2.如權利要求1所述的一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法，其特征在于：在步驟e中，取期望的變槳角度和當前槳角的最小值作為最終目標槳角給到風力發電機組控制系統，從而實現塔筒底部實時彎矩控制，降低機組載荷。

3.如權利要求2所述的一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法，其特征在于：在步驟a中，采用歐拉-伯努力梁模型作為塔筒頂部傾角和塔筒底部彎矩之間的關系，即：

M_y1＝αEIH

其中，M_y1是塔筒底部彎矩，α為塔筒頂部傾角，EI是抗彎剛度，H是塔筒高度。

4.如權利要求3所述的一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法，其特征在于：在步驟c中，依據氣動模型，風力發電機組實時運行的槳角、功率、轉速，推算出塔筒底部的彎矩，從而獲取風輪氣動載荷，即：

其中，F_y2是氣動推力，β是葉片槳角，ρ是空氣密度，A是風輪掃風面積，U是來流風速，C_t(λ，β)是風輪氣動推力系數，分別是葉尖速比λ和葉片槳角β的函數。

5.如權利要求4所述的一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法，其特征在于：定義葉尖速比，即為：

其中，Ω是風輪轉速，R是風輪半徑。

6.如權利要求5所述的一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法，其特征在于：推算出塔筒底部彎矩M_y1＝M_y2，即為：

7.如權利要求6所述的一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法，其特征在于：令塔筒底部彎矩M_y1等于塔筒底部彎矩M_y1＝M_y2，可獲得：

8.如權利要求7所述的一種風機塔筒底部實時彎矩降載控制方法，其特征在于：采用網格搜索法，獲得λ的值，包括以下步驟：

S1、設λ的運行范圍為[λ₁，λ₂]，再設求解計算精度要求為Δλ，收斂誤差要求為ε_tol；

S2、將[λ₁，λ₂]劃分為：

[λ₁?λ₁+Δλ?λ₁+2×Δλ?…?λ₁+(n-1)×Δλ?λ₂]；

S3、計算每個劃分點λ₁+i×Δλ，i＝0，1，...n-1和λ₂的值，若

則λ^*＝λ₁+i×Δλ即為解。