[發明專利]一種風電機組偏航運行時反向滑移控制方法及控制終端

有效

• 申請號: 202310552114.6
• 申請日: 2023-05-17
• 公開（公告）號: CN116335878B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 李鋼強;田家彬;劉小龍;馬永東;孫吉昌;梁開一
• 申請（專利權）人: 中車山東風電有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;G06F30/20;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 山東舜源聯合知識產權代理有限公司 37359
• 代理人: 張亮

本發明提供一種風電機組偏航運行時反向滑移控制方法及控制終端，涉及屬于風電機組運行控制領域，確定風電機組偏航系統最大驅動力矩與極限外部風載荷的差值；計算偏航系統運行時在極限載荷作用下產生的機艙反向滑移力矩和滑移加速度；計算由于機艙反向滑移導致的偏航驅動齒輪附加沖擊力矩范圍和承受力矩范圍；確定偏航驅動齒輪許用力矩，根據風電機組偏航運行時機艙反向滑移加速度和持續時間進行偏航控制。本發明可以實現風電機組偏航系統驅動能力的合理設計，避免傳統設計方法冗余設計缺陷導致的偏航系統成本過高問題，同時降低偏航系統運行時機艙反向滑移導致的偏航系統沖擊破壞風險，提高風電機組運行可靠性。

技術領域

本發明涉及屬于風電機組運行控制領域，尤其涉及一種風電機組偏航運行時反向滑移控制方法及控制終端。

背景技術

偏航系統作為風電機組的主要子系統，一般位于機艙和塔筒之間，如圖1所示，采用主動偏航對風控制的方式驅動機艙和風輪始終處于迎風狀態以捕捉更多的風能，提高發電效率。隨著風電機組大型化的發展，葉片越來越長，風輪承受的氣動不平衡效應加劇，風輪氣動不平衡載荷作為偏航系統載荷的主要來源，導致偏航系統承載特性越來越復雜。因此，如何準確評估和優化偏航運行時的受載情況是當前風電行業研究熱點之一。

風電機組偏航系統一般由偏航軸承、偏航驅動電機(含電磁制動器)、偏航齒輪箱、偏航制動器、偏航制動盤和偏航軟啟等組成，如圖2所示。偏航系統設計時需考慮兩種條件：當機組偏航運動時，偏航系統需克服外載并驅動機艙勻速轉動；當機組偏航靜止時，偏航系統需承受外載并保證機艙固定。為降低風電機組成本，偏航系統驅動能力一般不采用極限載荷包絡設計的方法，而是基于外部風載荷概率分布進行設計，如圖3所所示，即風電機組偏航運行時偏航系統存在無法驅動機艙轉動而出現反向滑移的問題。

因此，上述非包絡設計在降低成本的同時也帶來了偏航運行時的可靠性風險。大量項目現場運行發現，當偏航系統處于運行過程時，存在外部風載荷超過偏航系統驅動能力導致“風吹動”機艙反向滑移的沖擊風險，容易導致偏航系統零部件潛在損傷，如斷齒、斷軸、制動盤快速磨損、機艙振動閾值保護停機等故障。

發明內容

本發明提供一種風電機組偏航運行時反向滑移控制方法，控制方法可以降低故障發生率，提高風電機組運行可靠性。

風電機組偏航運行時反向滑移控制方法包括：

步驟一、確定風電機組偏航系統最大驅動力矩與極限外部風載荷的差值；

步驟二、計算偏航系統運行時在極限載荷作用下產生的機艙反向滑移力矩和滑移加速度；

步驟三、計算由于機艙反向滑移導致的偏航驅動齒輪附加沖擊力矩范圍和承受力矩范圍；

步驟四、確定偏航驅動齒輪許用力矩，根據風電機組偏航運行時機艙反向滑移加速度和持續時間進行偏航控制。

進一步需要說明的是，步驟一還包括：風電機組偏航系統最大驅動能力與極限外部風載荷的差值采用以下公示計算：

(5)

假定偏航驅動電機承受的堵轉持續時間為，極限外部風載荷在持續時間內的平均值為M_m，風電機組偏航系統最大堵轉力矩與極限外部風載荷短時平均值的差值采用以下公示計算：

(6)

根據公式（5）和（6）判斷，如果和大于0，則不會產生機艙反向滑移；M_m為極限外部風載荷；

如果和小于0則會產生機艙反向滑移。

進一步需要說明的是，步驟二中產生的偏航系統反向滑移力矩和由以下公式分別計算：

(7)

(8)