用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨限幅方法技术

本发明专利技术公开了一种用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨指令限幅方法。针对风力发电机组的每根桨叶，将桨叶的叶根挥舞载荷分别发送到两个独立变桨控制回路中获得各自的桨叶独立变桨指令，两个独立变桨控制回路的处理倍频不同，将两个独立变桨控制回路的经动态限幅环节限幅的桨叶独立变桨指令相加后再加上对应的来自风力发电机组集中变桨控制单元的集中变桨角度，获得桨叶变桨指令，进而发送到桨叶的变桨执行机构，实现变桨指令限幅控制。本发明专利技术下变桨指令可在不超过变桨执行机构饱和约束的同时，充分地利用变桨执行机构动作自由度，既保障了独立变桨控制系统的性能，又基本规避了限幅对机组转速控制的影响。本规避了限幅对机组转速控制的影响。本规避了限幅对机组转速控制的影响。

【技术实现步骤摘要】
用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨限幅方法


[0001]本专利技术涉及大型风力发电机组控制领域的一种独立变桨控制方法，特别是 涉及一种应用于大型风力发电机组独立变桨控制中的变桨指令间接动态限幅方 法。

技术介绍

[0002]风力发电机组单机容量的大型化，使得机组的风轮直径、轮毂高度以及塔 筒半径等关键部件的尺寸日益变大，导致风轮、塔架和轴承等关键部件的阻尼 变小、柔性变大。且风力发电机组在运行过程中还受风湍流效应、风剪切和塔 影效应等因素的影响，这些因素综合在一起就使风力发电机组遭受的动态载荷 的变化情况愈加复杂，给风电机组运行可靠性和运行寿命带来严峻挑战。
[0003]由于能大幅降低作为机组载荷源头的叶片不平衡载荷，同时间接改善机组 其他部件载荷情况，独立变桨控制已被视为机组载荷降低的有力手段，近年来 受到愈为广泛地关注。目前，通常采用基于叶根载荷测量反馈的独立变桨控制 方法(如图1所示)，该控制方法采取两个独立变桨控制回路的控制框架，通过 1P、2P坐标变换将特定频率的叶根挥舞载荷转化为非旋转坐标系(d/>‑
q轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨指令限幅方法，其特征在于，方法包括以下步骤：针对风力发电机组的每根桨叶，将桨叶的叶根挥舞载荷分别发送到两个独立变桨控制回路中获得各自的桨叶独立变桨指令，两个独立变桨控制回路的处理倍频不同，将两个独立变桨控制回路的经动态限幅环节限幅的桨叶独立变桨指令相加后再加上对应的来自风力发电机组集中变桨控制单元的集中变桨角度，获得桨叶变桨指令，进而发送到桨叶的变桨执行机构，实现变桨指令限幅控制。2.根据权利要求1所述的一种用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨指令限幅方法，其特征在于：所述的独立变桨控制回路均包括一个坐标变换模块、d
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q轴载荷控制单元、两个动态限幅环节和一个反坐标变换模块，d
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q轴载荷控制单元包括了d轴载荷控制器和q轴载荷控制器；桨叶的叶根挥舞载荷先输入到坐标变换模块进行坐标变换处理获得dq坐标系下的d轴和q轴的分量，再将dq坐标系下的d轴和q轴的分量分别发送到d轴载荷控制器和q轴载荷控制器中处理获得dq坐标系下d轴和q轴的未限幅变桨角度，将d轴和q轴的未限幅变桨角度分别经由各自的动态限幅环节处理获得带角度和角速率限幅的变桨指令，进而在将d
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q轴带角度和角速率限幅的变桨指令输入到反坐标变换模块进行反坐标变换处理获得桨叶独立变桨指令。3.根据权利要求1所述的一种用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨指令限幅方法，其特征在于：两个独立变桨控制回路中的坐标变换模块和反坐标变换模块的变换处理倍频不同，分别为一倍频和两倍频。4.根据权利要求1所述的一种用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨指令限幅方法，其特征在于：所述的动态限幅环节具体处理包括以下步骤：步骤一：当前采样时刻下，将独立变桨控制回路中d
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q轴载荷控制单元输出的dq坐标系下的未限幅变桨角度、集中变桨指令给定的集中变桨角度和集中变桨角速率以及传感器测得的风轮转速发送给变桨角度动态限幅单元，同时将d
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q轴载荷控制单元获得的dq坐标系下的未限幅变桨角度、集中变桨指令给定的集中变桨角度以及传感器测得的风轮转速发送给变桨角速率动态限幅单元；步骤二：变桨角度动态限幅单元中，根据当前采样时刻的dq坐标系下未限幅的d轴变桨角度、q轴变桨角度、集中变桨角度、集中变桨角速率和风轮转速采用预设的角度动态限幅算法计算当前采样时刻dq坐标系下变桨角度指令的上下限幅值，再根据当前采样时刻dq坐标系下变桨角度指令的上下限幅值对当前采样时刻dq坐标系下的未限幅变桨角度进行处理计算获得当前采样时刻dq坐标系下的限幅后变桨角度；步骤三：将当前采样时刻dq坐标系下的限幅后变桨角度和上一采样时刻的动态限幅环节最终输出的带角度和角速率限幅的变桨角度相减后在除以采样周期后获得未限幅的变桨角速率，将未限幅的变桨角速率发送给变桨角速率动态限幅单元；步骤四：变桨角速率动态限幅单元中，根据当前采样时刻的dq坐标系下未限幅的d轴变
桨角度、q轴变桨角度、集中变桨角度和风轮转速采用预设的角速率动态限幅算法计算当前采样时刻dq坐标系下的变桨角速率指令的上下限幅值，再根据当前采样时刻dq坐标系下的变桨角速率指令的上下限幅值对未限幅的变桨角速率进行计算获得限幅后变桨角速率，将限幅后变桨角速率再乘以采样周期后加上上一采样时刻的动态限幅环节最终输出带角度和角速率限幅的变桨角度，获得当前采样时刻dq坐标系下的带角度和角速率限幅的变桨角度；步骤五：将当前采样时刻dq坐标系下的动态限幅环节最终输出的带角度和角速率限幅的变桨角度生成dq坐标系下d
‑
q轴带角度和角速率限幅的变桨指令，并发送给反坐标变换模块。5.根据权利要求4所述的一种用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨指令限幅方法，其特征在于：所述步骤二中，根据dq坐标系下未限幅的d轴变桨角度未限幅的q轴变桨角度集中变桨角度β
c
、集中变桨角速率和风轮转速Ω，按照以下dq坐标系下变桨角度指令限幅值的角度动态限幅算法计算获得变桨角度动态限幅函数值为：角度动态限幅函数值为：β
rest
＝max{0,m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子杨，史婷娜，宋鹏，夏长亮，
申请(专利权)人：浙江大学先进电气装备创新中心，
类型：发明
国别省市：