电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：比较机舱振动加速度判断值Nacc是否机舱加速度阈值1Nacc_threshold1的大小，当判断结果为“是”，且电网掉电标志位GLFlag为1，则获取三支叶片变桨收桨位置角度P_feather；发出由P_feather到停机桨叶角度P_final的变桨位置指令；比较机舱振动加速度判断值Nacc与机舱加速度阈值2Nacc_threshold2的大小，判断结果为“是”，发出P_final到第一叶片最终停机桨叶角度P_final1、第二叶片最终停机桨叶角度P_final2以及第三叶片最终停机桨叶角度P_final3三支叶片不同变桨位置指令；基于本发明专利技术无需通过外部备用电源的方式，仅对变桨控制器进行改造，代价小；独立于风电机组主控系统，可在电网掉电，机组无有效供电支撑情况下解决叶片颤振的问题。片颤振的问题。片颤振的问题。

【技术实现步骤摘要】
电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法及系统


[0001]本专利技术属于风力发电机控制
，具体涉及一种电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法及系统

技术介绍

[0002]水平轴风力发电机的风轮吸收风能旋转，进而带动连接的发电机旋转发电。在电网掉电情况下，在没有备用电源的情况下，偏航电机无法工作，变桨电机由于配有备用电源，可以进行变桨动作。当叶片已处于收桨状态，同时偏航对风角度增大，叶片处于大攻角状态，当攻角增大到一定程度时，叶片发生失速的情况，导致叶片的气动阻尼为负，此时叶片从空气吸收能量，由于叶片的摆震方向气动阻尼较小，使叶片出现较大幅度的低频震动。当偏航电机无法工作，无法使偏航对风角度减小，或变桨电机无法减小叶片攻角，叶片长期处于此种振荡状态下，会导致叶片甚至其他大部件出现疲劳损伤。
[0003]现有针对此问题的技术方案包括：由于处于电网掉电情况，主控没有了供电支持，无法给出任何偏航或变桨控制指令，变桨动作/偏航动作无法进行，无法通过变桨来减小攻角或通过偏航来改变对风角度。因此需立刻调配备用电源，使机组进行偏航动作或变桨动作来改善叶片气动特性，从而降低叶片震荡幅度。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法，创新地通过风电机组变桨系统中的超级电容或蓄电池供能的方式，由变桨系统控制器给出对应的变桨指令，由变桨电机进行变桨动作，使机组在运行中避免机组进入大攻角状态，从而避免由于遭遇电网掉电情况及大风导致的风向突变情况造成的叶片持续大幅摆震而造成的疲劳损伤。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法，包括以下步骤：比较机舱振动加速度判断值Nacc和机舱加速度阈值
[0006]1Nacc_threshold1的大小，如果机舱振动加速度判断值Nacc不大于机舱加速度阈值1Nacc_threshold1，则判断逻辑终止；
[0007]如果机舱振动加速度判断值Nacc大于机舱加速度阈值1Nacc_threshold1，且电网掉电标志位GLFlag为1，则获取三支叶片变桨收桨位置角度P_feather；发出由P_feather到停机桨叶角度P_final的变桨位置指令；
[0008]获取机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，比较机舱振动加速度判断值Nacc与机舱加速度阈值2Nacc_threshold2的大小，如果机舱振动加速度判断值Nacc不大于机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，则判断逻辑终止；如果机舱振动加速度判断值Nacc大于机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，针对三支叶片发出P_final到第一叶片最终停机桨叶角度P_final1、P_final到第二叶片最终停机桨叶角度P_final2以及P_final到第三叶片最终停机桨叶角度P_final3不同变桨位置指令。
[0009]进一步的，Nacc_threshold1、Nacc_threshold2、P_feather、P_final、P_final1、P_final2以及P_final3根据现场样机实际测试结果、批量运行机组实际运行数据以及风电机组仿真模拟得到。
[0010]进一步的，以下参数：Nacc_threshold1、Nacc_threshold2、P_feather、P_final、P_final1、P_final2、P_final3以及factor取值的范围如下：Nacc_threshold为10.14g
‑
0.2g；Nacc_threshold2为0.12g
‑
0.14g；P_feather为88
°‑
90
°
；P_final为80
°‑
85
°
；P_final1＝P_final*factor，P_final2＝P_final，P_final3＝P_final/factor，factor为1.02
‑
1.04。
[0011]进一步的，针对三支叶片发出P_final到第一叶片最终停机桨叶角度P_final1、P_final到第二叶片最终停机桨叶角度P_final2以及P_final到第三叶片最终停机桨叶角度P_final3三支叶片不同变桨位置指令的控制过程由变桨系统超级电容或电池供电。
[0012]进一步的，由变桨控制器发出针对三支叶片发出P_final到第一叶片最终停机桨叶角度P_final1、P_final到第二叶片最终停机桨叶角度P_final2以及P_final到第三叶片最终停机桨叶角度P_final3不同变桨位置指令。
[0013]进一步的，机舱振动加速度判断值Nacc通过以下步骤获取：
[0014]获取当前机舱前后加速度Faacc和当前机舱侧向加速度Ssacc，并对当前机舱前后加速度Faacc和当前机舱侧向加速度Ssacc滤波；
[0015]对滤波后的机舱前后加速度FFAacc和滤波后的机舱侧向加速度FSSAacc分别进行平方；
[0016]将滤波后的机舱前后加速度FFAacc的平方与滤波后的机舱侧向加速度FSSAacc平方加和并开方，得到机舱振动加速度判断值Nacc。
[0017]进一步的，通过变桨系统控制器检测电网掉电标志位GLFlag是否为1。
[0018]基于所述方法的构思，本专利技术提供一种电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制系统，包括比较模块和执行模块；比较模块用于比较机舱振动加速度判断值Nacc和机舱加速度阈值1Nacc_threshold1的大小，如果机舱振动加速度判断值Nacc不大于机舱加速度阈值1Nacc_threshold1，则判断逻辑终止；获取机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，比较机舱振动加速度判断值Nacc与机舱加速度阈值2Nacc_threshold2的大小，如果机舱振动加速度判断值Nacc不大于机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，则判断逻辑终止；
[0019]执行模块用于在机舱振动加速度判断值Nacc大于机舱加速度阈值1Nacc_threshold1，且电网掉电标志位GLFlag为1，则获取三支叶片变桨收桨位置角度P_feather；发出由P_feather到停机桨叶角度P_final的变桨位置指令，以及如果机舱振动加速度判断值Nacc大于机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，针对三支叶片发出P_final到第一叶片最终停机桨叶角度P_final1、P_final到第二叶片最终停机桨叶角度P_final2以及P_final到第三叶片最终停机桨叶角度P_final3不同变桨位置指令。
[0020]基于上述方法和系统，本专利技术提供一种风力发电机变桨控制设备，包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机可执行程序，处理器从存储器中读取所述计算机可执行程序并执行，所述处理器执行程序时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法，其特征在于，包括以下步骤：比较机舱振动加速度判断值Nacc和机舱加速度阈值1Nacc_threshold1的大小，如果机舱振动加速度判断值Nacc不大于机舱加速度阈值1Nacc_threshold1，则判断逻辑终止；如果机舱振动加速度判断值Nacc大于机舱加速度阈值1Nacc_threshold1，且电网掉电标志位GLFlag为1，则获取三支叶片变桨收桨位置角度P_feather；发出由P_feather到停机桨叶角度P_final的变桨位置指令；获取机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，比较机舱振动加速度判断值Nacc与机舱加速度阈值2Nacc_threshold2的大小，如果机舱振动加速度判断值Nacc不大于机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，则判断逻辑终止；如果机舱振动加速度判断值Nacc大于机舱加速度阈值2Nacc_threshold2，针对三支叶片发出P_final到第一叶片最终停机桨叶角度P_final1、P_final到第二叶片最终停机桨叶角度P_final2以及P_final到第三叶片最终停机桨叶角度P_final3不同变桨位置指令。2.根据权利要求1所述的电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法，其特征在于，Nacc_threshold1、Nacc_threshold2、P_feather、P_final、P_final1、P_final2以及P_final3根据现场样机实际测试结果、批量运行机组实际运行数据以及风电机组仿真模拟得到。3.根据权利要求2所述的电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法，其特征在于，以下参数：Nacc_threshold1、Nacc_threshold2、P_feather、P_final、P_final1、P_final2、P_final3以及factor取值的范围如下：Nacc_threshold为10.14g
‑
0.2g；Nacc_threshold2为0.12g
‑
0.14g；P_feather为88
°‑
90
°
；P_final为80
°‑
85
°
；P_final1＝P_final*factor，P_final2＝P_final，P_final3＝P_final/factor，factor为1.02
‑
1.04。4.根据权利要求1所述的电网掉电条件下风力发电机组叶片颤振控制方法，其特征在于，针对三支叶片发出P_final到第一叶片最终停机桨叶角度P_final1、P_final到第二叶片最终停机桨叶角度P_final2以及P_final到第三叶片最终停机桨叶角度P_final...

【专利技术属性】
技术研发人员：金强，耿杰，文军，谭光道，徐超，孟秀俊，蔡春辉，汪德军，胡辉，付荣方，周世银，詹彪，朱玉瑞，孟鹏飞，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司中国华能集团有限公司，
类型：发明
国别省市：