一种侧偏型小型风力发电机的动态特性评估方法与流程

本发明涉及一种侧偏型小型风力发电机的动态特性评估方法，用于评估侧偏型小型风力发电机的动态特性。

背景技术：

侧偏型小型风力发电机组主要通过侧偏来调节功率，在稳态环境下风力发电机能很好实现功率控制和转速安全控制。在风力发电机实际测试中，申请人发现侧偏型风力发电机组在稳态时功率和转速是可控的，而超速往往是由风力发电机状态和环境发生变化时出现的。而现有的专利和文档一般集中阐述的是侧偏型风力发电机的特点和功能，侧重于稳态功率特性和控制，对动态特性和分析基本没有涉及。但实际运行上，引起风力发电机超速往往是由风力发电机的动态特性决定的。

技术实现要素：

本发明的目的是：对风力发电机的动态特性进行分析和评估。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种侧偏型小型风力发电机的动态特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设置侧偏型小型风力发电机的初始转速和初始偏航角度，按照风模型设置对应的风速数据模型，根据控制和电机特性设置侧偏型小型风力发电机的电机负载曲线；

步骤2、对侧偏型小型风力发电机在风速数据模型下的运行情况进行模拟，通过气弹性软件分析风轮性能，建立扭矩系数曲线和推力系数曲线，用风轮转速和风速计算出尖速比，查表扭矩系数曲线和推力系数曲线可得扭矩系数及推力系数，扭矩系数结合实时风速和实时偏航角度得到风轮转矩，推力系数结合实时风速和实时偏航角度得到风轮推力；

步骤3、由风轮转速依据电机负载曲线计算出实时电机负载，风轮转矩和实时电机负载一起决定风轮转速的变化，即风轮加速度；

风轮推力通过偏心距换算成风力偏航力矩，比对此时的陀螺力矩和侧偏回位力矩计算得到偏航加速度，从而影响偏航速度和偏航角度。

本发明具有如下优点：

1)分析现有侧偏型风力发电机的动态特性，模拟出风机的典型动态特性；

2)用户通过本发明得到风力发电机组的动态特性分析结果后，可以调整侧偏参数和控制策略，从而提升风力发电机组的安全性能。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

结合图1，本发明提供的一种侧偏型小型风力发电机的动态特性评估方法包括以下步骤：

步骤1、设置侧偏型小型风力发电机的初始转速和初始偏航角度，按照风模型设置对应的风速数据模型，根据控制和电机特性设置侧偏型小型风力发电机的电机负载曲线；

步骤2、对侧偏型小型风力发电机在风速数据模型下的运行情况进行模拟，通过气弹性软件分析风轮性能，建立扭矩系数曲线和推力系数曲线，用风轮转速和风速计算出尖速比，查表扭矩系数曲线和推力系数曲线可得扭矩系数及推力系数，扭矩系数结合实时风速和实时偏航角度得到风轮转矩，推力系数结合实时风速和实时偏航角度得到风轮推力；

步骤3、由风轮转速依据电机负载曲线计算出实时电机负载，风轮转矩和实时电机负载一起决定风轮转速的变化，即风轮加速度；

风轮推力通过偏心距换算成风力偏航力矩，比对此时的陀螺力矩和侧偏回位力矩计算得到偏航加速度，从而影响偏航速度和偏航角度。

本发明的整个分析计算采用时间迭代的方法进行计算，设置好初始条件和风速变化规则后，可以模型出风力发电机组在湍流风条件下的动态运行特性，为风力发电机优化和变更提供理论支持。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种侧偏型小型风力发电机的动态特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：设置初始值；得到风轮转矩及风轮推力；由风轮转速依据电机负载曲线计算出实时电机负载，风轮转矩和实时电机负载一起决定风轮转速的变化，即风轮加速度；风轮推力通过偏心距换算成风力偏航力矩，比对此时的陀螺力矩和侧偏回位力矩计算得到偏航加速度，从而影响偏航速度和偏航角度。本发明具有如下优点：分析现有侧偏型风力发电机的动态特性，模拟出风机的典型动态特性；用户通过本发明得到风力发电机组的动态特性分析结果后，可以调整侧偏参数和控制策略，从而提升风力发电机组的安全性能。

技术研发人员：俞卫;蒋作平;叶余胜
受保护的技术使用者：上海致远绿色能源股份有限公司
技术研发日：2018.12.17
技术公布日：2019.04.19