专利名称：变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法
技术领域：
本发明涉及一种发电机组的控制方法，尤其涉及一种能有效减小机组零部件疲劳 载荷的独立变桨控制方法。
背景技术：
对于三桨叶风力发电机组，由于存在垂直风速梯度和水平风速梯度，造成风速在 风轮扫掠面上不均勻分布，各个桨叶上的速度矢量三角形将不相等；使风轮在旋转过程中 所受的气动力中心处于变动状态下，从而给风轮造成交变载荷。随着机组的大型化，叶片长 度增加更进一步加剧了这种交变载荷，由于风轮在制造时不可避免地存在质量偏心，风轮 质心与转动中心不在同一点上而产生的交变载荷，同时由于风速时刻变化，湍流、阵风等都 对风轮产生激振力，这些都是造成风力机疲劳载荷的主要来源。应用独立变桨控制系统及 控制方法可以减小因各桨叶受力不均导致的疲劳载荷问题。独立变桨距控制已成为当前大 型风力发电机组控制技术研究的热点之一。中国专利公开号CN101592127A公开了 “一种大型风电机组独立变桨控制方法”， 以及中国专利公开号CN101476541A公开的“用于风力发电机组的独立变桨控制系统及控 制方法”。上述专利都采用发电机转速偏差来生成协同变桨节距角和测量桨叶根部载荷 (Myl,My2,My3)的方式来生成偏差变桨节距角。以上两方法都增加了变桨速率，同时也存在如 下不足1)这将增加变桨轴承的疲劳载荷，因此，会降低变桨轴承的寿命；2)变桨速率加快 对电机的响应速度要求提高，而这种电机的价格不菲，因此增加独立变桨成本；3)以上两 方法没有考虑风轮在制造过程时存在的因质量偏心问题而导致的交变载荷。发明专利内容为了克服现有风力发电机组变桨控制方法中存在的不足，本发明提供了一种通过 测量不均衡载荷，避免出现较大的疲劳载荷，降低独立变桨成本的变速变桨风力发电机组 独立变桨控制方法。该控制方法可避免在制造过程时的因质量偏心而产生交变载荷。本发明所采用的技术方案是—种变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法，包括协同变桨控制过程，所述协 同变桨控制过程为检测出发电机的输出功率Pg，与参考额定功率Prate相减得出功率偏差
ΔΡ，按照如下拉普拉斯关系得出协同变桨期望输出的协同节距角K’織
其中Kp为PI控制器的比例系数，Ki为PI控制器积分系数，Fk为PI控制器增益系数，其特 征在于所述独立变桨控制方法还包括偏差变桨控制过程，所述偏差变桨控制过程包括1)、检测出三桨叶片根部的y方向载荷(Myl，My2，My3)、ζ方向载荷(Mzl，Mz2，Mz3)和 叶轮方位角θ，并一起传给主控制器；主控制器将三桨叶片根部的y方向载荷(Myl，My2，My3) 经Park变换，变换为倾翻载荷分量Md和偏航载荷分量Mq ；将ζ方向载荷(Mzl，Mz2，Mj经 Park变换，变换为倾翻载荷分量Mtilt和偏航载荷分量Myaw;2)、将倾翻载荷分量Md和偏航载荷分量Mq分别带入如下的拉普拉斯关系式
权利要求
1. 一种变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法，包括协同变桨控制过程，所述协同 变桨控制过程为检测出发电机的输出功率Pg，与参考额定功率Prate相减得出功率偏差ΔΡ，按照如下拉普拉斯关系得出协同变桨期望输出的协同节距角ββ抽
2.如权利要求ι所述的变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法，其特征在于所述 三桨叶片根部的y方向载荷(Myl，My2，My3)、Z方向载荷(Mzl, Mz2, Mz3)在Park变换之前，按以下拉普拉斯关系式通过低通滤波器》=^7^——^和按以下拉普拉斯关系式通过陷M yi s ++ W1波器
3.如权利要求1所述的变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法， 其特征在于所述发电机输出功率Pg按以下拉普拉斯关系式进行滤波
全文摘要
一种变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法，包括协同变桨控制过程检测发电机输出的功率Pg，与参考功率Ptate相减得出功率偏差ΔP，经PI控制器，得出协同变桨控制期望输出的协同节距角βc；还包括偏差变桨控制过程1)检测三桨叶片根部的y方向载荷(My1，My2，My3)、z方向载荷(Mz1，Mz2，Mz3)和叶轮方位角θ，将y方向载荷、z方向载荷分别经Park变换为载荷分量(Md，Mq，Mtilt，Myaw)；2)再经PI控制器输出节距角3)节距角经变桨速率限制，输出节距角(βd，βq)；4)节距角(βd，βq，βtilt，βyaw)经Park逆变换，得出偏差节距角和风轮转子不平衡节距角；再叠加得出三个叶片期望输出的节距角，本发明能有效降低机组的疲劳载荷。
文档编号F03D7/04GK102102630SQ201010520320
公开日2011年6月22日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者何玉林, 周宏丽, 王磊, 苏东旭, 黄帅 申请人:重庆大学