一种超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及风电塔筒技术领域，公开了一种超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法及系统，获取风机的实时转速，将实时转速发送至控制器，以使控制器接收实时转速；采集变桨电机的实时电压和实时电流，根据实时电压和实时电流确定变桨电机的电机转速，根据变桨电机的电机转速对风机的桨叶角进行首次控制；在首次控制结束之后，获取风机的第一目标桨叶角数值；根据第一目标桨叶角数值确定变桨电机的第二电机转速，根据变桨电机的第二电机转速对风机的桨叶角进行再次控制，本发明专利技术通过对风电塔筒进行检测与分析，可以有效评估风电塔筒振动的诱因，并通过对桨叶角的多次控制，进而可以改善叶片受力情况，进而达到抑制风电塔筒振动的目的

【技术实现步骤摘要】
一种超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及风电塔筒
，特别是涉及一种超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着风电机组单机容量的不断增大，超高柔性塔筒在风电机组中被普遍采用，塔筒与风轮之间的耦合振动成为了威胁风电机组安全的重要因素之一，抑制塔筒振动已成为行业内的研究与关注热点
。
风电塔筒作为一个高耸结构，在风的作用下与风轮易发生耦合振动，导致塔筒连接部件疲劳松动，甚至塔筒失稳倒塌，缩短风电机组使用寿命
。
[0003]目前在风电塔筒振动研究中，认为塔筒的前后摆动与风载荷有关
、
塔筒的侧向摆动与风轮出力及传动链有关，但对于风电塔筒固有振动频率与风电机组转速频率的耦合振动研究较少，一般仅在设计阶段避开风轮转速与塔筒的共振，但塔筒的安装
、
运行和联接处松动等因素均会改变塔筒的固有频率，而塔筒与风轮的频率共振研究相对薄弱
。
风电塔筒振动的抑制效果不佳
。
风电塔筒振动抑制控制策略的计算量过大
。
抑制风电塔筒振动的成本高
。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法及系统，通过对风电塔筒进行检测与分析，可以有效评估塔筒振动的诱因
、
塔筒与桨叶之间的振动耦合作用，并通过对桨叶角的恰当控制改善叶片的受力情况，进而达到抑制塔筒振动的目的<br/>。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法，所述方法包括：
[0006]获取风机的实时转速，并将所述实时转速发送至控制器，以使所述控制器接收所述实时转速；
[0007]采集变桨电机的实时电压和实时电流，根据所述实时电压和所述实时电流确定所述变桨电机的电机转速，并根据所述变桨电机的电机转速对所述风机的桨叶角进行首次控制；
[0008]在首次控制结束之后，获取所述风机的第一目标桨叶角数值；
[0009]根据所述第一目标桨叶角数值确定所述变桨电机的第二电机转速，并根据所述变桨电机的第二电机转速对所述风机的桨叶角进行再次控制
。
[0010]在其中一个实施例中，在根据所述实时电压和所述实时电流确定所述变桨电机的电机转速，并根据所述变桨电机的电机转速对所述风机的桨叶角进行首次控制时，包括：
[0011]采集不同负载下所述变桨电机对应的控制电流
、
控制电压和电机转速；
[0012]根据所述控制电流
、
所述控制电压和所述电机转速的数据拟合建立关于所述变桨电机的控制电流
、
控制电压和电机转速的第一关联关系；
[0013]基于所述实时电压
、
所述实时电流和所述第一关联关系确定得到所述变桨电机的电机转速；
[0014]根据所述变桨电机的电机转速按照预设的方式确定得到所述风机的第一次控制桨叶角数值；
[0015]基于所述第一次控制桨叶角数值对所述风机的桨叶角进行首次控制
。
[0016]在其中一个实施例中，在根据所述风机的第一目标桨叶角数值确定所述变桨电机的第二电机转速，并根据所述变桨电机的第二电机转速对所述风机的桨叶角进行再次控制时，包括：
[0017]根据历史经验数据中对应的桨叶角和所述电机转速的数据拟合建立关于桨叶角和电机转速的第二关联关系；
[0018]根据所述第一目标桨叶角数值与预设的模拟条件通过所述第二关联关系确定得到第二发动机转速；其中，所述第二关联关系为关于桨叶角
、
模拟条件和电机转速的关系函数；
[0019]将所述第二发动机转速发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述第二发动机转速驱动所述变桨电机对所述风机的桨叶角进行再次控制
。
[0020]在其中一个实施例中，在根据所述变桨电机的第二电机转速对所述风机的桨叶角进行再次控制之后，还包括：
[0021]采集所述风机的每一个叶片的参数信号；
[0022]基于所述参数信号计算每一个叶片对应位置处的风速，其中，在计算每一个叶片对应位置处的风速时，基于风力模型及桨叶角补偿器进行计算，所述风力模型用于构建一个对应所述变桨电机的仿真模型，所述桨叶角补偿器用于接收所述参数信号及所述风力模型产生的对应仿真参数信号，并计算所述参数信号与所述仿真参数信号之间的误差信号，所述桨叶角补偿器基于所述误差信号调节所述风力模型
[0023]基于每一个叶片对应位置处的风速确定特征指数，并根据所述特征指数计算每一个叶片的桨叶角补偿数值；
[0024]根据计算出来的桨叶角补偿数值对每一个叶片的桨叶角进行补偿调整
。
[0025]在其中一个实施例中，在基于每一个叶片对应位置处的风速确定特征指数，并根据所述特征指数计算每一个叶片的桨叶角补偿数值时，包括：
[0026]根据下式计算所述叶片的桨叶角补偿数值：
[0027][0028]其中，
w
为叶片的桨叶角补偿数值，
α
i
为第
i
个叶片对应位置处的风速，
β
i
为第
i
个叶片对应位置处的风速确定特征指数，
a1
为第一目标桨叶角数值，
a2
为第二目标桨叶角数值
。
[0029]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种超高柔性风电塔筒桨叶角控制系统，所述系统包括：
[0030]转速接收模块，用于获取风机的实时转速，并将所述实时转速发送至控制器，以使所述控制器接收所述实时转速；
[0031]首次控制模块，用于采集变桨电机的实时电压和实时电流，根据所述实时电压和
所述实时电流确定所述变桨电机的电机转速，并根据所述变桨电机的电机转速对所述风机的桨叶角进行首次控制；
[0032]数值获取模块，用于在首次控制结束之后，获取所述风机的第一目标桨叶角数值；
[0033]再次控制模块，用于根据所述第一目标桨叶角数值确定所述变桨电机的第二电机转速，并根据所述变桨电机的第二电机转速对所述风机的桨叶角进行再次控制
。
[0034]在其中一个实施例中，所述首次控制模块具体用于：
[0035]所述首次控制模块用于采集不同负载下所述变桨电机对应的控制电流
、
控制电压和电机转速；
[0036]所述首次控制模块用于根据所述控制电流
、
所述控制电压和所述电机转速的数据拟合建立关于所述变桨电机的控制电流
、
控制电压和电机转速的第一关联关系；
[0037]所述首次控制模块用于基于所述实时电压
、
所述实时电流和所述第一关联关系确定得到所述变桨电机的电机转速；
[0038]所述首次控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取风机的实时转速，并将所述实时转速发送至控制器，以使所述控制器接收所述实时转速；采集变桨电机的实时电压和实时电流，根据所述实时电压和所述实时电流确定所述变桨电机的电机转速，并根据所述变桨电机的电机转速对所述风机的桨叶角进行首次控制；在首次控制结束之后，获取所述风机的第一目标桨叶角数值；根据所述第一目标桨叶角数值确定所述变桨电机的第二电机转速，并根据所述变桨电机的第二电机转速对所述风机的桨叶角进行再次控制
。2.
根据权利要求1所述的超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法，其特征在于，在根据所述实时电压和所述实时电流确定所述变桨电机的电机转速，并根据所述变桨电机的电机转速对所述风机的桨叶角进行首次控制时，包括：采集不同负载下所述变桨电机对应的控制电流
、
控制电压和电机转速；根据所述控制电流
、
所述控制电压和所述电机转速的数据拟合建立关于所述变桨电机的控制电流
、
控制电压和电机转速的第一关联关系；基于所述实时电压
、
所述实时电流和所述第一关联关系确定得到所述变桨电机的电机转速；根据所述变桨电机的电机转速按照预设的方式确定得到所述风机的第一次控制桨叶角数值；基于所述第一次控制桨叶角数值对所述风机的桨叶角进行首次控制
。3.
根据权利要求2所述的超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法，其特征在于，在根据所述风机的第一目标桨叶角数值确定所述变桨电机的第二电机转速，并根据所述变桨电机的第二电机转速对所述风机的桨叶角进行再次控制时，包括：根据历史经验数据中对应的桨叶角和所述电机转速的数据拟合建立关于桨叶角和电机转速的第二关联关系；根据所述第一目标桨叶角数值与预设的模拟条件通过所述第二关联关系确定得到第二发动机转速；其中，所述第二关联关系为关于桨叶角
、
模拟条件和电机转速的关系函数；将所述第二发动机转速发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述第二发动机转速驱动所述变桨电机对所述风机的桨叶角进行再次控制
。4.
根据权利要求3所述的超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法，其特征在于，在根据所述变桨电机的第二电机转速对所述风机的桨叶角进行再次控制之后，还包括：采集所述风机的每一个叶片的参数信号；基于所述参数信号计算每一个叶片对应位置处的风速，其中，在计算每一个叶片对应位置处的风速时，基于风力模型及桨叶角补偿器进行计算，所述风力模型用于构建一个对应所述变桨电机的仿真模型，所述桨叶角补偿器用于接收所述参数信号及所述风力模型产生的对应仿真参数信号，并计算所述参数信号与所述仿真参数信号之间的误差信号，所述桨叶角补偿器基于所述误差信号调节所述风力模型；基于每一个叶片对应位置处的风速确定特征指数，并根据所述特征指数计算每一个叶片的桨叶角补偿数值；根据计算出来的桨叶角补偿数值对每一个叶片的桨叶角进行补偿调整
。
5.
根据权利要求4所述的超高柔性风电塔筒桨叶角控制方法，其特征在于，在基于每一个叶片对应位置处的风速确定特征指数，并根据所述特征指数计算每一个叶片的桨叶角补偿数值时，包括：根据下式计算所述叶片的桨叶角补偿数值：其中，
w
为叶片的桨叶角补偿数值，
α
i
为第
i
个叶片对应位置处的风速，
β
i
为第
i
个叶片对应位置处的风速确定特征指数，
a1
为第一目标桨叶角数值，
a2
为第二目标桨叶角数...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫成，汪元，余罡，李超，杨艳明，左希礼，徐志伟，李春廷，李华军，
申请(专利权)人：华能宁南风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：