專利名稱：變速變槳風力發電機組獨立變槳控制方法
技術領域：
本發明涉及一種發電機組的控制方法，尤其涉及一種能有效減小機組零部件疲勞 載荷的獨立變槳控制方法。
背景技術：
對于三槳葉風力發電機組，由于存在垂直風速梯度和水平風速梯度，造成風速在 風輪掃掠面上不均勻分布，各個槳葉上的速度矢量三角形將不相等；使風輪在旋轉過程中 所受的氣動力中心處于變動狀態下，從而給風輪造成交變載荷。隨著機組的大型化，葉片長 度增加更進一步加劇了這種交變載荷，由于風輪在制造時不可避免地存在質量偏心，風輪 質心與轉動中心不在同一點上而產生的交變載荷，同時由于風速時刻變化，湍流、陣風等都 對風輪產生激振力，這些都是造成風力機疲勞載荷的主要來源。應用獨立變槳控制系統及 控制方法可以減小因各槳葉受力不均導致的疲勞載荷問題。獨立變槳距控制已成為當前大 型風力發電機組控制技術研究的熱點之一。中國專利公開號CN101592127A公開了 “一種大型風電機組獨立變槳控制方法”， 以及中國專利公開號CN101476541A公開的“用于風力發電機組的獨立變槳控制系統及控 制方法”。上述專利都采用發電機轉速偏差來生成協同變槳節距角和測量槳葉根部載荷 (Myl,My2,My3)的方式來生成偏差變槳節距角。以上兩方法都增加了變槳速率，同時也存在如 下不足1)這將增加變槳軸承的疲勞載荷，因此，會降低變槳軸承的壽命；2)變槳速率加快 對電機的響應速度要求提高，而這種電機的價格不菲，因此增加獨立變槳成本；3)以上兩 方法沒有考慮風輪在制造過程時存在的因質量偏心問題而導致的交變載荷。發明專利內容為了克服現有風力發電機組變槳控制方法中存在的不足，本發明提供了一種通過 測量不均衡載荷，避免出現較大的疲勞載荷，降低獨立變槳成本的變速變槳風力發電機組 獨立變槳控制方法。該控制方法可避免在制造過程時的因質量偏心而產生交變載荷。本發明所采用的技術方案是—種變速變槳風力發電機組獨立變槳控制方法，包括協同變槳控制過程，所述協 同變槳控制過程為檢測出發電機的輸出功率Pg，與參考額定功率Prate相減得出功率偏差
ΔΡ，按照如下拉普拉斯關系得出協同變槳期望輸出的協同節距角K’織
其中Kp為PI控制器的比例系數，Ki為PI控制器積分系數，Fk為PI控制器增益系數，其特 征在于所述獨立變槳控制方法還包括偏差變槳控制過程，所述偏差變槳控制過程包括1)、檢測出三槳葉片根部的y方向載荷(Myl，My2，My3)、ζ方向載荷(Mzl，Mz2，Mz3)和 葉輪方位角θ，并一起傳給主控制器；主控制器將三槳葉片根部的y方向載荷(Myl，My2，My3) 經Park變換，變換為傾翻載荷分量Md和偏航載荷分量Mq ；將ζ方向載荷(Mzl，Mz2，Mj經 Park變換，變換為傾翻載荷分量Mtilt和偏航載荷分量Myaw;2)、將傾翻載荷分量Md和偏航載荷分量Mq分別帶入如下的拉普拉斯關系式
權利要求
1. 一種變速變槳風力發電機組獨立變槳控制方法，包括協同變槳控制過程，所述協同 變槳控制過程為檢測出發電機的輸出功率Pg，與參考額定功率Prate相減得出功率偏差ΔΡ，按照如下拉普拉斯關系得出協同變槳期望輸出的協同節距角ββ抽
2.如權利要求ι所述的變速變槳風力發電機組獨立變槳控制方法，其特征在于所述 三槳葉片根部的y方向載荷(Myl，My2，My3)、Z方向載荷(Mzl, Mz2, Mz3)在Park變換之前，按以下拉普拉斯關系式通過低通濾波器》=^7^——^和按以下拉普拉斯關系式通過陷M yi s ++ W1波器
3.如權利要求1所述的變速變槳風力發電機組獨立變槳控制方法， 其特征在于所述發電機輸出功率Pg按以下拉普拉斯關系式進行濾波
全文摘要
一種變速變槳風力發電機組獨立變槳控制方法，包括協同變槳控制過程檢測發電機輸出的功率Pg，與參考功率Ptate相減得出功率偏差ΔP，經PI控制器，得出協同變槳控制期望輸出的協同節距角βc；還包括偏差變槳控制過程1)檢測三槳葉片根部的y方向載荷(My1，My2，My3)、z方向載荷(Mz1，Mz2，Mz3)和葉輪方位角θ，將y方向載荷、z方向載荷分別經Park變換為載荷分量(Md，Mq，Mtilt，Myaw)；2)再經PI控制器輸出節距角3)節距角經變槳速率限制，輸出節距角(βd，βq)；4)節距角(βd，βq，βtilt，βyaw)經Park逆變換，得出偏差節距角和風輪轉子不平衡節距角；再疊加得出三個葉片期望輸出的節距角，本發明能有效降低機組的疲勞載荷。
文檔編號F03D7/04GK102102630SQ201010520320
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者何玉林, 周宏麗, 王磊, 蘇東旭, 黃帥 申請人:重慶大學