[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機(jī)組的湍流強(qiáng)度識別及降載控制方法與系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310159909.0
• 申請日: 2023-02-23
• 公開（公告）號: CN116181586A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李剛;馬沖;盧軍;陳思范
• 申請（專利權(quán)）人: 明陽智慧能源集團(tuán)股份公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D7/02;F03D9/25
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種風(fēng)電機(jī)組的湍流強(qiáng)度識別及降載控制方法，其特征在于，執(zhí)行以下操作：

采集風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙前后加速度、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和變槳速率，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得機(jī)艙前后加速度標(biāo)準(zhǔn)差、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)差和變槳速率標(biāo)準(zhǔn)差，并進(jìn)行加權(quán)求和計算后，輸出當(dāng)前湍流強(qiáng)度特征量；

根據(jù)湍流強(qiáng)度特征量和濾波后平均風(fēng)速，計算獲得湍流最大功率設(shè)定值、湍流最大轉(zhuǎn)速設(shè)定值和湍流最小槳葉角度；將湍流最大功率設(shè)定值作為風(fēng)電機(jī)組的控制器內(nèi)功率設(shè)定值的上限，當(dāng)發(fā)電機(jī)功率超過湍流最大功率設(shè)定值時，則控制發(fā)電機(jī)功率降到湍流最大功率設(shè)定值；將湍流最大轉(zhuǎn)速設(shè)定值作為風(fēng)電機(jī)組的控制器內(nèi)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速設(shè)定值的上限，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過湍流最大轉(zhuǎn)速設(shè)定值時，則控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速降到湍流最大轉(zhuǎn)速設(shè)定值；將湍流最小槳葉角度作為風(fēng)電機(jī)組的控制器內(nèi)變槳角度指令的下限，當(dāng)變槳角度指令小于湍流最小槳葉角度時，則限幅變槳角度指令不低于湍流最小槳葉角度；最終，通過調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)功率、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和槳葉角度，實現(xiàn)有效降低機(jī)組在極端湍流工況下載荷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組的湍流強(qiáng)度識別及降載控制方法，其特征在于，采集風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙前后加速度，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以獲得機(jī)艙前后加速度標(biāo)準(zhǔn)差，具體如下：

通過加速度傳感器測量風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙前后加速度，所述加速度傳感器安裝在風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙平臺上，所述加速度傳感器能夠?qū)崟r測量機(jī)艙平臺的前后運動方向加速度，即機(jī)艙前后加速度；

所述加速度傳感器測量的機(jī)艙前后加速度包含各種頻率的信號，僅低頻部分的機(jī)艙前后加速度能夠作為湍流識別的有效信號，因此需要對機(jī)艙前后加速度進(jìn)行濾波數(shù)據(jù)處理，濾除高頻諧波噪聲和傳動鏈的特征頻率，定義機(jī)艙有效前后加速度，具體公式如下：

在上式中，表示機(jī)艙有效前后加速度；F_fa(s)表示機(jī)艙有效前后加速度濾波器，內(nèi)部包含低通濾波器和帶阻濾波器；表示機(jī)艙前后加速度測量值；

對機(jī)艙有效前后加速度進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，采用隊列存儲方式首進(jìn)尾出，存儲數(shù)組的長度設(shè)置為N，存儲的數(shù)據(jù)為當(dāng)前時刻到前N時刻的機(jī)艙有效前后加速度；通過計算標(biāo)準(zhǔn)差獲得機(jī)艙前后加速度標(biāo)準(zhǔn)差，所述機(jī)艙前后加速度標(biāo)準(zhǔn)差反映了當(dāng)前湍流強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)差越大對應(yīng)湍流強(qiáng)度越大；機(jī)艙前后加速度標(biāo)準(zhǔn)差的計算公式如下：

在上式中，σ_fa表示機(jī)艙前后加速度標(biāo)準(zhǔn)差；表示在時刻1的機(jī)艙有效前后加速度；表示在時刻2的機(jī)艙有效前后加速度；表示在時刻N的機(jī)艙有效前后加速度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組的湍流強(qiáng)度識別及降載控制方法，其特征在于，采集風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以獲得風(fēng)輪轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)差，具體如下：

通過轉(zhuǎn)速傳感器測量風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在風(fēng)電機(jī)組的輪轂內(nèi)滑環(huán)上，所述轉(zhuǎn)速傳感器能夠?qū)崟r測量風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度，即風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；

所述轉(zhuǎn)速傳感器測量的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速包含各種頻率的信號，僅低頻部分的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速能夠作為湍流識別的有效信號，因此需要對風(fēng)輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行濾波數(shù)據(jù)處理，濾除高頻諧波噪聲和傳動鏈的特征頻率，定義風(fēng)輪有效轉(zhuǎn)速，具體公式如下：

在上式中，表示風(fēng)輪有效轉(zhuǎn)速；H(s)表示風(fēng)輪有效轉(zhuǎn)速濾波器，內(nèi)部包含低通濾波器和帶阻濾波器；表示風(fēng)輪轉(zhuǎn)速測量值；

對風(fēng)輪有效轉(zhuǎn)速進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，采用隊列存儲方式首進(jìn)尾出，存儲數(shù)組的長度設(shè)置為N，存儲的數(shù)據(jù)為當(dāng)前時刻到前N時刻的風(fēng)輪有效轉(zhuǎn)速；通過計算標(biāo)準(zhǔn)差獲得風(fēng)輪轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)差，所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)差反映了當(dāng)前湍流強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)差越大對應(yīng)湍流強(qiáng)度越大；風(fēng)輪轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)差的計算公式如下：

在上式中，ε_r表示風(fēng)輪轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)差；表示在時刻1的風(fēng)輪有效轉(zhuǎn)速；表示在時刻2的風(fēng)輪有效轉(zhuǎn)速；表示在時刻N的風(fēng)輪有效轉(zhuǎn)速；ω₀表示額定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。