一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法及系统技术方案

技术编号：40240903 阅读：10 留言：0更新日期：2024-02-02 22:39

本发明专利技术公开了一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法及系统，对于运行在切出风速附近且发生卡桨工况的风力发电机，在其停机过程中，根据风力发电机的叶轮方位角、机舱风速或者前置风速以及未卡桨叶片实时角度，计算得到未卡桨叶片的变桨速率补偿值，再叠加在原来卡桨工况方案中基于未卡桨叶片角度获取的分段变桨速率给定值上，以减小未卡桨叶片桨叶角度运行在设定范围时三个叶片挥舞方向弯矩不对称性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电机控制的，尤其是指一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法、系统、存储介质及计算设备。

技术介绍

1、风力发电机运行在切出风速附近时，由于变桨执行机构中机械部件或电气子系统发生不可恢复故障，使得对应叶片的桨叶角度持续维持在故障发生时的数值，通常称之为卡桨工况。

2、风力发电机监测到卡桨工况发生且执行停机过程中，变流器会根据发电机转速查表得到的电磁扭矩给定值，输出电磁扭矩。而未卡桨的叶片，依据该叶片实时桨叶角度查表得到的分段变桨速率设定值增加叶片角度。

3、未卡桨叶片其桨叶角度增加到30～50deg区间时，卡桨叶片挥舞方向实时弯矩依然保持在较高数值，而未卡桨叶片其挥舞方向实时弯矩则快速下降，三个叶片挥舞方向弯矩存在较大的不对称，容易导致旋转坐标系下轮毂中心合弯矩、偏航轴承合弯矩荷载较大。随着叶片长度的不断增加，轮毂中心合弯矩、偏航轴承合弯矩荷载更大，可能成为决定主轴或者偏航轴承等机械部件的主导极限载荷。

技术实现思路

1、本专利技术的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，可衰减卡桨工况停机过程中旋转坐标系下轮毂中心合弯矩myz荷载，降低该工况占主导时主轴等部件的极限载荷，可衰减卡桨工况停机过程中偏航轴承合弯矩mxy荷载，降低该工况占主导时偏航轴承的极限载荷。

2、本专利技术的第二目的在于提供一种风力发电机卡桨工况降载的控制系统。

3、本专利技术的第三目的在于提供一种存储介质。</p>

4、本专利技术的第四目的在于提供一种计算设备。

5、本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，该方法是对于运行在切出风速附近且发生卡桨工况的风力发电机，在其停机过程中，根据风力发电机的叶轮方位角、机舱风速或者前置风速以及未卡桨叶片实时角度，计算得到未卡桨叶片的变桨速率补偿值，再叠加在原来卡桨工况方案中基于未卡桨叶片角度获取的分段变桨速率给定值上，以减小未卡桨叶片桨叶角度运行在设定范围时三个叶片挥舞方向弯矩不对称性。

6、进一步，所述的风力发电机卡桨工况降载的控制方法，执行以下操作：

7、风力发电机运行在并网发电模式时，采集机舱风速信号，并经过低通滤波器滤波获得滤波机舱风速；

8、将滤波机舱风速、叶轮方位角和未卡桨叶片的实时角度，作为未卡桨叶片变桨速率补偿模块的输入；

9、运行在切出风速附近的风力发电机监测到卡桨工况且执行停机过程中，未卡桨叶片变桨速率补偿模块根据叶轮方位角、滤波后机舱风速以及对应叶片实时桨叶角度，计算得到未卡桨叶片的变桨速率补偿值，作为卡桨工况停机过程中未卡桨叶片变桨速率给定值之一；

10、运行在切出风速附近的风力发电机监测到卡桨工况且执行停机过程中，未卡桨叶片根据实时桨叶角度，在分段变桨速率设定表中查询到对应的变桨速率给定值，作为未卡桨叶片停机过程中未卡桨叶片变桨速率给定值之二；

11、将未卡桨叶片变桨速率给定值之一，叠加在未卡桨叶片变桨速率给定值之二上，再经过积分运算，获得未卡桨叶片停机过程中变桨位置给定值；

12、将未卡桨叶片停机过程中变桨位置给定值分别由各自变桨执行机构执行，在未卡桨叶片桨叶角度运行在设定范围时，减小三个叶片挥舞方向弯矩的不对称性，达到衰减旋转坐标系下轮毂中心合弯矩与偏航轴承合弯矩最大值的目的。

13、进一步，所述机舱风速信号由安装在机舱罩顶部的机械式风速仪提供，其中，对于安装机舱式激光雷达的风力发电机，机舱风速信号采用激光雷达测量的前置风速。

14、进一步，所述叶轮方位角由安装在轮毂内的绝对值旋转编码器提供。

15、进一步，所述低通滤波器的传递函数如下：

16、或者

17、式中，s为复变量，t为一阶低通滤波器时间常数，ξ为二阶低通滤波器阻尼比，ω为二阶低通滤波器截止频率。

18、进一步，所述设定范围为30～50deg区间。

19、本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：一种风力发电机卡桨工况降载的控制系统，用于实现上述的风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其包括：

20、数据采集与处理模块，用于在风力发电机运行在并网发电模式时，采集机舱风速信号，并经过低通滤波器滤波获得滤波机舱风速，将滤波机舱风速、叶轮方位角和未卡桨叶片的实时角度，作为未卡桨叶片变桨速率补偿模块的输入；

21、第一计算模块，用于运行在切出风速附近的风力发电机监测到卡桨工况且执行停机过程中，未卡桨叶片变桨速率补偿模块根据叶轮方位角、滤波后机舱风速以及对应叶片实时桨叶角度，计算得到未卡桨叶片的变桨速率补偿值，作为卡桨工况停机过程中未卡桨叶片变桨速率给定值之一；

22、第二计算模块，用于运行在切出风速附近的风力发电机监测到卡桨工况且执行停机过程中，未卡桨叶片根据实时桨叶角度，在分段变桨速率设定表中查询到对应的变桨速率给定值，作为未卡桨叶片停机过程中未卡桨叶片变桨速率给定值之二；

23、数据处理模块，用于将未卡桨叶片变桨速率给定值之一，叠加在未卡桨叶片变桨速率给定值之二上，再经过积分运算，获得未卡桨叶片停机过程中变桨位置给定值；

24、执行模块，用于将未卡桨叶片停机过程中变桨位置给定值分别由各自变桨执行机构执行，在未卡桨叶片桨叶角度运行在设定范围时，减小三个叶片挥舞方向弯矩的不对称性，达到衰减旋转坐标系下轮毂中心合弯矩与偏航轴承合弯矩最大值的目的。

25、本专利技术的第三目的通过下述技术方案实现：一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的风力发电机卡桨工况降载的控制方法。

26、本专利技术的第四目的通过下述技术方案实现：一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的风力发电机卡桨工况降载的控制方法。

27、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

28、1、衰减卡桨工况停机过程中旋转坐标系下轮毂中心合弯矩myz荷载，降低该工况占主导时主轴等部件的极限载荷。

29、2、衰减卡桨工况停机过程中偏航轴承合弯矩mxy荷载，降低该工况占主导时偏航轴承的极限载荷。

30、3、无需额外增加任何硬件设备，经济性好。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其特征在于，该方法是对于运行在切出风速附近且发生卡桨工况的风力发电机，在其停机过程中，根据风力发电机的叶轮方位角、机舱风速或者前置风速以及未卡桨叶片实时角度，计算得到未卡桨叶片的变桨速率补偿值，再叠加在原来卡桨工况方案中基于未卡桨叶片角度获取的分段变桨速率给定值上，以减小未卡桨叶片桨叶角度运行在设定范围时三个叶片挥舞方向弯矩不对称性。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其特征在于，执行以下操作：

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其特征在于，所述机舱风速信号由安装在机舱罩顶部的机械式风速仪提供，其中，对于安装机舱式激光雷达的风力发电机，机舱风速信号采用激光雷达测量的前置风速。

4.根据权利要求2所述的一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其特征在于，所述叶轮方位角由安装在轮毂内的绝对值旋转编码器提供。

5.根据权利要求2所述的一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其特征在于，所述低通滤波器的传递函数如下：

6.根据权利要求2

7.一种风力发电机卡桨工况降载的控制系统，其特征在于，用于实现权利要求1至6中任一项所述的风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其包括：

8.一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的风力发电机卡桨工况降载的控制方法。

9.一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现权利要求1至6中任一项所述的风力发电机卡桨工况降载的控制方法。

...

【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其特征在于，执行以下操作：

4.根据权利要求2所述的一种风力发电机卡桨工况降载的控制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明江，卢军，邹荔兵，段博志，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：

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