[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機組的湍流強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

本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機組的湍流強度識別及降載控制方法與系統(tǒng)，包括：采集風(fēng)電機組的機艙前后加速度、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)前湍流強度特征量；根據(jù)湍流強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，從而調(diào)節(jié)風(fēng)電機組的發(fā)電機功率、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和槳葉角度，實現(xiàn)有效降低機組在極端湍流工況下載荷，本發(fā)明可靠性高，且不增加額外傳感器測量設(shè)備，值得推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電機組控制的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種風(fēng)電機組的湍流強度識別及降載控制方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及計算設(shè)備。

背景技術(shù)

風(fēng)電機組在全生命運行過程中，不可避免地會遇到各種風(fēng)況。其中，極端湍流工況是風(fēng)電機組IEC設(shè)計規(guī)范中必須考慮的一類極端工況。極端湍流工況是風(fēng)電機組在正常運行發(fā)電過程中，遇到極端湍流風(fēng)并且機組在此風(fēng)況下不能停機。極端湍流工況經(jīng)常引起機組葉根和輪轂發(fā)生極限載荷，且容易引發(fā)葉片凈空問題。由于風(fēng)速儀安裝在機艙尾部，受葉片遮擋及尾流影響，無法用機艙風(fēng)速準(zhǔn)確識別出當(dāng)前的湍流強度，因此不能針對極端湍流工況有效降載。對于機艙安裝有激光雷達(dá)的風(fēng)電機組，可以采用激光雷達(dá)測量的風(fēng)速識別湍流強度，然而激光雷達(dá)設(shè)備昂貴，且容易受到環(huán)境：雨、雪、沙塵等天氣影響，可靠性不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種風(fēng)電機組的湍流強度識別及降載控制方法，對測量的機艙加速度、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和變槳速率進(jìn)行計算，得到湍流強度特征量，并通過調(diào)節(jié)發(fā)電機功率、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和最小槳葉角度，實現(xiàn)機組載荷降低。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種風(fēng)電機組的湍流強度識別及降載控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種存儲介質(zhì)。

本發(fā)明的第四目的在于提供一種計算設(shè)備。

本發(fā)明的第一目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種風(fēng)電機組的湍流強度識別及降載控制方法，執(zhí)行以下操作：

采集風(fēng)電機組的機艙前后加速度、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)前湍流強度特征量；

根據(jù)湍流強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)電機組的控制器內(nèi)功率設(shè)定值的上限，當(dāng)發(fā)電機功率超過湍流最大功率設(shè)定值時，則控制發(fā)電機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)電機組的發(fā)電機功率、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和槳葉角度，實現(xiàn)有效降低機組在極端湍流工況下載荷。

進(jìn)一步，采集風(fēng)電機組的機艙前后加速度，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以獲得機艙前后加速度標(biāo)準(zhǔn)差，具體如下：

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

所述加速度傳感器測量的機艙前后加速度包含各種頻率的信號，僅低頻部分的機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，定義機艙有效前后加速度，具體公式如下：

在上式中，表示機艙有效前后加速度；F_fa(s)表示機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；表示機艙前后加速度測量值；