一种超高柔性风电塔筒风轮转速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风轮转速控制方法及系统，获取风力发电机所处位置的实时风速，根据实时风速计算风轮的安全转速；采集风轮的第一转速，基于第一转速和安全转速判断风轮是否处于安全转速范围；当风轮未处于安全转速范围时，在预设时间内获取风轮的第二转速，根据第一转速和第二转速确定风轮的转速差值，判断风轮是否存在共振风险；若风轮存在共振风险，基于预设的转速

【技术实现步骤摘要】
一种超高柔性风电塔筒风轮转速控制方法及系统


[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风轮转速控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]风电塔筒就是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动
。
风电塔筒的生产工艺流程一般如下：数控切割机下料，厚板需要开坡口，卷板机卷板成型后，点焊，定位，确认后进行内外纵缝的焊接，圆度检查后，如有问题进行二次较圆，单节筒体焊接完成后，采用液压组对滚轮架进行组对点焊后，焊接内外环缝，直线度等公差检查后，焊接法兰后，进行焊缝无损探伤和平面度检查，喷砂，喷漆处理后，完成内件安装和成品检验后，运输至安装现场
。
[0003]风轮是风力发电机组的核心部件之一，风轮的可靠运行是风力发电机组正常运转的有力保障
。
传统的风轮转速检测都是在风机的机舱侧，通过在低速轴安装如编码器或转速传感器等转速检测装置进行监测，监测数据上传到主控系统，进行风轮转速超速判断，并通过滑环传到控制编码器
。
但是，由于控制编码器易受干扰，导致经常误报风轮过速造成机组停机，影响机组稳定性，且控制编码价格昂贵，维持成本高，在转速较低时，控制编码测试误差会比较大，影响风机安全
。
[0004]因此，如何提供一种超高柔性风电塔筒风轮转速的控制方法及系统，是目前有待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种超高柔性风电塔筒风轮转速控制方法及系统，用以解决现有技术中无法对超高柔性风电塔筒风轮的转速进行精准有效的控制，无法保证风轮的稳定运转，进而无法保证风机安全性的技术问题
。
[0006]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风轮转速控制方法，所述方法包括：
[0007]获取风力发电机所处位置的实时风速，并根据所述实时风速计算风轮的安全转速；
[0008]采集所述风轮的第一转速，并基于所述第一转速和所述安全转速之间的关系判断所述风轮是否处于安全转速范围；
[0009]当所述风轮未处于安全转速范围时，在预设时间内获取所述风轮的第二转速，根据所述第一转速和所述第二转速确定所述风轮的转速差值，并基于所述转速差值判断所述风轮是否存在共振风险；
[0010]若所述风轮存在共振风险，则基于预设的转速
‑
扭矩控制曲线来控制所述风轮的转速；
[0011]若所述风轮不存在共振风险时，则控制所述风轮进入主动降转速模式
。
[0012]在其中一个实施例中，根据下式计算所述风轮的安全转速：
[0013][0014]其中，
w(k)
为风轮的安全转速，
λ
opt
为风轮的叶尖转速最优值，
n
g
为风轮的齿轮箱转速比，
R
为风轮的半径，
r(k)
为风力发电机所处位置的实时风速
。
[0015]在其中一个实施例中，在采集所述风轮的第一转速，并基于所述第一转速和所述安全转速之间的关系判断所述风轮是否处于安全转速范围时，包括：
[0016]当所述第一转速小于或等于所述安全转速时，则判断所述风轮处于安全转速范围；
[0017]当所述第一转速大于所述安全转速时，则判断所述风轮未处于安全转速范围
。
[0018]在其中一个实施例中，在根据所述第一转速和所述第二转速确定所述风轮的转速差值，并基于所述转速差值判断所述风轮是否存在共振风险时，包括：
[0019]当所述转速差值大于预设值或者所述风轮的加速度大于预定值时，确定存在共振风险；
[0020]当所述风轮的加速度存在明显的拍振或者发散现象时，确定存在共振风险
。
[0021]在其中一个实施例中，在控制所述风轮进入主动降转速模式时，包括：
[0022]确定所述风轮的减速趋势，并基于所述风轮的减速趋势确定主动降转速条件；
[0023]确定所述风轮的叶片轴加速度；
[0024]根据所述风轮的第二转速
、
所述风轮的叶片轴加速度和所述主动降转速条件确定出所述风轮的控制转矩；
[0025]基于所述控制转矩控制所述风轮进入主动降转速模式；
[0026]根据下式确定所述主动降转速条件：
[0027][0028]其中，为风轮的叶片轴加速度；
[0029]根据下式计算所述风轮的控制转矩：
[0030][0031]其中，
M
为风轮的控制转矩，
n
为风轮的第二转速
。
[0032]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风轮转速控制系统，所述系统包括：
[0033]获取模块，用于获取风力发电机所处位置的实时风速，并根据所述实时风速计算风轮的安全转速；
[0034]采集模块，用于采集所述风轮的第一转速，并基于所述第一转速和所述安全转速之间的关系判断所述风轮是否处于安全转速范围；
[0035]判断模块，用于当所述风轮未处于安全转速范围时，在预设时间内获取所述风轮的第二转速，根据所述第一转速和所述第二转速确定所述风轮的转速差值，并基于所述转速差值判断所述风轮是否存在共振风险；
[0036]控制模块，用于若所述风轮存在共振风险，则基于预设的转速
‑
扭矩控制曲线来控
制所述风轮的转速；
[0037]还用于若所述风轮不存在共振风险时，则控制所述风轮进入主动降转速模式
。
[0038]在其中一个实施例中，所述获取模块具体用于：
[0039]所述获取模块用于根据下式计算所述风轮的安全转速：
[0040][0041]其中，
w(k)
为风轮的安全转速，
λ
opt
为风轮的叶尖转速最优值，
n
g
为风轮的齿轮箱转速比，
R
为风轮的半径，
r(k)
为风力发电机所处位置的实时风速
。
[0042]在其中一个实施例中，所述采集模块具体用于：
[0043]所述采集模块用于当所述第一转速小于或等于所述安全转速时，则判断所述风轮处于安全转速范围；
[0044]所述采集模块用于当所述第一转速大于所述安全转速时，则判断所述风轮未处于安全转速范围
。
[0045]在其中一个实施例中，所述判断模块具体用于：
[0046]所述判断模块用于当所述转速差值大于预设值或者所述风轮的加速度大于预定值时，确定存在共振风险；
[0047]所述判断模块用于当所述风轮的加速度存在明显的拍振或者发散现象时，确定存在共振风险
。
[0048]在其中一个实施例中，所述控制模块具体用于：
[0049]所述控制模块用于确定所述风轮的减速趋势，并基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超高柔性风电塔筒风轮转速控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取风力发电机所处位置的实时风速，并根据所述实时风速计算风轮的安全转速；采集所述风轮的第一转速，并基于所述第一转速和所述安全转速之间的关系判断所述风轮是否处于安全转速范围；当所述风轮未处于安全转速范围时，在预设时间内获取所述风轮的第二转速，根据所述第一转速和所述第二转速确定所述风轮的转速差值，并基于所述转速差值判断所述风轮是否存在共振风险；若所述风轮存在共振风险，则基于预设的转速
‑
扭矩控制曲线来控制所述风轮的转速；若所述风轮不存在共振风险时，则控制所述风轮进入主动降转速模式
。2.
根据权利要求1所述的超高柔性风电塔筒风轮转速控制方法，其特征在于，根据下式计算所述风轮的安全转速：其中，
w(k)
为风轮的安全转速，
λ
opt
为风轮的叶尖转速最优值，
n
g
为风轮的齿轮箱转速比，
R
为风轮的半径，
r(k)
为风力发电机所处位置的实时风速
。3.
根据权利要求1所述的超高柔性风电塔筒风轮转速控制方法，其特征在于，在采集所述风轮的第一转速，并基于所述第一转速和所述安全转速之间的关系判断所述风轮是否处于安全转速范围时，包括：当所述第一转速小于或等于所述安全转速时，则判断所述风轮处于安全转速范围；当所述第一转速大于所述安全转速时，则判断所述风轮未处于安全转速范围
。4.
根据权利要求1所述的超高柔性风电塔筒风轮转速控制方法，其特征在于，在根据所述第一转速和所述第二转速确定所述风轮的转速差值，并基于所述转速差值判断所述风轮是否存在共振风险时，包括：当所述转速差值大于预设值或者所述风轮的加速度大于预定值时，确定存在共振风险；当所述风轮的加速度存在明显的拍振或者发散现象时，确定存在共振风险
。5.
根据权利要求1所述的超高柔性风电塔筒风轮转速控制方法，其特征在于，在控制所述风轮进入主动降转速模式时，包括：确定所述风轮的减速趋势，并基于所述风轮的减速趋势确定主动降转速条件；确定所述风轮的叶片轴加速度；根据所述风轮的第二转速
、
所述风轮的叶片轴加速度和所述主动降转速条件确定出所述风轮的控制转矩；基于所述控制转矩控制所述风轮进入主动降转速模式；根据下式确定所述主动降转速条件：其中，为风轮的叶片轴加速度；根据下式计算所述风轮的控制转矩：
其中，
M
为风轮的控制转矩，
n
为风轮的第二转速
。6.
一种超高柔性风电塔筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华军，姚聪，曹晶，宫成，杨艳明，左希礼，徐志伟，李春廷，
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：