风电机组独立变桨控制方法和变桨综合监控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组独立变桨控制方法，方法为：实时监测风电机组变桨电机的电流信息，根据检测到的电流信息，结合桨叶位置状态、叶轮位置状态和风机运行状态信息，计算得到单个桨叶的载荷数据；由风电机组主控制器根据得到的单个桨叶的载荷数据，向变桨驱动器发送指令，使其控制单个桨叶完成独立变桨动作。还公开风电机组独立变桨综合监控方法及系统。本发明专利技术利用实时采集变桨电机电驱动电流的情况，结合叶轮及桨叶相对位置信息进行载荷计算，具备对单个桨叶进行电机载荷监测识别的功能，便于精准实现桨叶的独立变桨控制，降低机组载荷，提高机组效率。本发明专利技术还具备桨叶损伤诊断、桨叶结冰监测、风机超速保护、风机振动监测及环境监测功能。

【技术实现步骤摘要】
风电机组独立变桨控制方法和变桨综合监控方法及系统
本专利技术涉及风电
，特别是涉及一种风电机组独立变桨控制方法和变桨综合监控方法及系统。
技术介绍
变桨系统是风电机组重要的组成部分，其是风电机组能量输入的“调节开关”，其性能直接影响风电机组的安全性能。随着风电机组的大型化，桨叶和载荷越来越大对于变桨系统的安全性能提出更高的要求。对低风速风电机组变桨系统及相关的部件状态进行全面综合监测，是确保风机安全、提升发电量的关键举措。现有的变桨系统功能单一，不能进行全面的综合监测。还有，传统的独立变桨系统(IPC)需要知道桨叶在不同情况下的受力情况，采取的方法为：在叶根安装叶片应力测量设备来进行叶片载荷的实时监测，该方法存在设备费用高，应力传感器寿命短，维护困难等问题。由此可见，上述现有的独立变桨系统在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的风电机组独立变桨控制方法和变桨综合监控方法及系统，使其能简单方便、成本低的实现变桨系统的独立变桨控制，并能实现桨叶损伤、桨叶结冰、轮毂超速、振动保护、轮毂环境监测等方面的综合监测，较大程度的弥补了目前的变桨孤立控制的不足。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种风电机组独立变桨控制方法，使其能简单方便的实现变桨系统的独立变桨控制，且不受应力传感器费用和寿命的影响，快捷可靠、成本低，从而克服现有的变桨系统的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种风电机组独立变桨控制方法，所述控制方法为：实时监测风电机组变桨电机的电流信息，根据检测到的电流信息，结合桨叶位置状态、叶轮位置状态和风机运行状态信息，计算得到单个桨叶的载荷数据；由风电机组主控制器根据得到的单个桨叶的载荷数据，向变桨驱动器发送指令，使其控制所述单个桨叶完成独立变桨动作。进一步改进，所述的计算单个桨叶载荷数据的方法为：建立机电耦合方程和构建仿真模型，并在所述仿真模型中加载不同类型的载荷，得出不同类型载荷状态下的电机电流时域和频域变化规律，得到不同类型载荷与电机电流的对应关系，再利用电流反解方法得出所述单个桨叶的载荷数据。本专利技术还提供一种风电机组变桨综合监控方法，使其能实现桨叶损伤、桨叶结冰、轮毂超速、振动保护、轮毂环境监测等方面的综合监测，较大程度的弥补了目前的变桨孤立控制的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种风电机组变桨综合监控方法，所述变桨综合监控方法为根据上述的风电机组独立变桨控制方法，对低风速风电机组的三个桨叶进行独立变桨控制。进一步改进，还包括桨叶损伤诊断方法，所述桨叶损伤诊断方法为：根据所述风电机组独立变桨控制方法中计算得到的单个桨叶的载荷数据，计算得出所述桨叶的应力情况，再将得到的所述桨叶应力情况与所述桨叶初始设计载荷数据及原始载荷标定数据进行对比，判断所述桨叶是否为正常状态，若否，判定所述桨叶处于损伤状态。进一步改进，还包括桨叶结冰监测方法，所述桨叶结冰监测方法为：根据所述风电机组独立变桨控制方法中计算得到的单个桨叶的载荷数据，计算得出所述桨叶的应力情况，再将得到的所述桨叶应力情况与结冰时刻所述桨叶的载荷数据进行对比，判断所述桨叶是否处于结冰状态。进一步改进，风电机组变桨系统集成有独立的旋转速度传感器，所述旋转速度传感器安装在轮毂内，所述变桨综合监控方法还包括风机超速监测方法，所述风机超速监测方法为：所述变桨系统通过所述旋转速度传感器采集所述轮毂的转速，并将采集的轮毂转速与设定转速限值对比，判断所述风机是否超速。进一步改进，风电机组变桨系统集成有独立的加速度传感器，所述加速度传感器安装在轮毂内，所述变桨综合监控方法还包括风机振动检测方法，所述风机振动检测方法为：所述变桨系统通过所述加速度传感器采集所述轮毂的振动情况，并将采集的轮毂振动信息与设定限值对比，判断所述风机是否处于振动异常状态。进一步改进，风电机组变桨系统集成有独立的温湿度传感器和粉尘颗粒传感器，所述温湿度传感器和粉尘颗粒传感器安装在轮毂内，所述变桨综合监控方法还包括风机环境检测方法，所述风机环境检测方法为：所述变桨系统通过所述温湿度传感器和粉尘颗粒传感器采集所述轮毂内的温湿度变化和粉尘含量，并将采集的温湿度变化和粉尘含量与设定限值对比，判断所述风机内部是否处于温湿度及粉尘超限的状态。本专利技术还提供一种风电机组变桨综合监控系统，包括独立变桨控制机构、桨叶损伤诊断机构和桨叶结冰监测机构；所述独立变桨控制机构包括电机电流信号采集模块、电机载荷计算模块和独立变桨分析模块，所述电机电流信号采集模块，用于实时监测风电机组变桨电机的电流信息，并传送至所述电机载荷计算模块；所述电机载荷计算模块，用于根据检测到的电流信息，结合桨叶位置状态、叶轮位置状态和风机运行状态信息，计算得到桨叶的载荷数据；所述桨叶损伤诊断机构包括与所述电机载荷计算模块连接的桨叶损伤分析模块，用于根据所述电机载荷计算模块得到的单个桨叶的载荷数据，计算得出所述桨叶的应力情况，再将得到的所述桨叶应力情况与所述桨叶初始设计载荷数据及原始载荷标定数据进行对比，判断所述桨叶是否存在损伤；所述桨叶结冰监测机构包括与所述电机载荷计算模块连接的桨叶结冰分析模块，用于根据所述电机载荷计算模块得到的单个桨叶的载荷数据，计算得出所述桨叶的应力情况，再将得到的所述桨叶应力情况与结冰时刻所述桨叶的载荷数据进行对比，判断所述桨叶是否存在结冰状态。进一步改进，还包括风机超速监测机构、风机振动检测机构和风机环境检测机构，所述风机超速监测机构包括旋转速度传感器和与其连接的超速分析模块，所述旋转速度传感器设置在轮毂内，用于实时检测所述轮毂的转速，所述超速分析模块集成在变桨系统中，用于将实时采集的所述轮毂的转速，与设定转速限值对比，判断所述风机是否超速；所述风机振动检测机构包括加速度传感器和与其连接的振动分析模块，所述加速度传感器设置在轮毂内，用于实时检测所述轮毂的振动情况，所述振动分析模块集成在变桨系统中，用于将实时采集的所述轮毂的振动情况，与设定限值对比，判断所述风机是否处于振动异常；所述风机环境检测机构包括温湿度传感器、粉尘颗粒传感器和与其两者连接的环境分析模块，所述温湿度传感器和粉尘颗粒传感器安装在轮毂内，用于实时检测所述轮毂内的温湿度变化和粉尘含量，所述环境分析模块集成在变桨系统中，用于将采集到的温湿度变化和粉尘含量与设定限值对比，判断所述风机内部是否处于温湿度及粉尘超限的状态。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：1.本专利技术利用实时采集变桨电机电驱动电流的情况，结合叶轮及桨叶的相对位置等信息进行载荷计算，具备对单个桨叶进行电力载荷监测、识别的功能，便于精准实现三个桨叶的独立变桨控制，降低机组载荷，提高机组效率。2.本专利技术还具备桨叶损伤诊断功能，可以预测桨叶的结构性损伤，从而进行相应的维护及保护策略。3.本专利技术还具备桨叶结冰监测功能，可以在桨叶结冰的状态下进行预警，保护风机运行安全。4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，所述控制方法为：实时监测风电机组变桨电机的电流信息，根据检测到的电流信息，结合桨叶位置状态、叶轮位置状态和风机运行状态信息，计算得到单个桨叶的载荷数据；由风电机组主控制器根据得到的单个桨叶的载荷数据，向变桨驱动器发送指令，使其控制所述单个桨叶完成独立变桨动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，所述控制方法为：实时监测风电机组变桨电机的电流信息，根据检测到的电流信息，结合桨叶位置状态、叶轮位置状态和风机运行状态信息，计算得到单个桨叶的载荷数据；由风电机组主控制器根据得到的单个桨叶的载荷数据，向变桨驱动器发送指令，使其控制所述单个桨叶完成独立变桨动作。


2.根据权利要求1所述的风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，所述的计算单个桨叶载荷数据的方法为：建立机电耦合方程和构建仿真模型，并在所述仿真模型中加载不同类型的载荷，得出不同类型载荷状态下的电机电流时域和频域变化规律，得到不同类型载荷与电机电流的对应关系，再利用电流反解方法得出所述单个桨叶的载荷数据。


3.一种风电机组变桨综合监控方法，其特征在于，根据权利要求1或2任一项所述的风电机组独立变桨控制方法，对低风速风电机组的三个桨叶进行独立变桨控制。


4.根据权利要求3所述的风电机组变桨综合监控方法，其特征在于，还包括桨叶损伤诊断方法，所述桨叶损伤诊断方法为：根据所述风电机组独立变桨控制方法中计算得到的单个桨叶的载荷数据，计算得出所述桨叶的应力情况，再将得到的所述桨叶应力情况与所述桨叶初始设计载荷数据及原始载荷标定数据进行对比，判断所述桨叶是否为正常状态，若否，判定所述桨叶处于损伤状态。


5.根据权利要求4所述的风电机组变桨综合监控方法，其特征在于，还包括桨叶结冰监测方法，所述桨叶结冰监测方法为：根据所述风电机组独立变桨控制方法中计算得到的单个桨叶的载荷数据，计算得出所述桨叶的应力情况，再将得到的所述桨叶应力情况与结冰时刻所述桨叶的载荷数据进行对比，判断所述桨叶是否处于结冰状态。


6.根据权利要求5所述的风电机组变桨综合监控方法，其特征在于，风电机组变桨系统集成有独立的旋转速度传感器，所述旋转速度传感器安装在轮毂内，所述变桨综合监控方法还包括风机超速监测方法，所述风机超速监测方法为：所述变桨系统通过所述旋转速度传感器采集所述轮毂的转速，并将采集的轮毂转速与设定转速限值对比，判断所述风机是否超速。


7.根据权利要求6所述的风电机组变桨综合监控方法，其特征在于，风电机组变桨系统集成有独立的加速度传感器，所述加速度传感器安装在轮毂内，所述变桨综合监控方法还包括风机振动检测方法，所述风机振动检测方法为：所述变桨系统通过所述加速度传感器采集所述轮毂的振动情况，并将采集的轮毂振动信息与设定限值对比，判断所述风机是否处于振动异常状态。


8.根据权利要求7所述的风电机组变桨综合监控方法，其特征在于，风电机组变桨系统集成有独立的温湿度传感器和粉尘颗粒传感器，所述温湿度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴，袁凌，汪正军，董健，王峰，刘金鹿，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11