漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111980869A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202010915920.1B63B35/44(2006.01)(22)申请日2020.09.03(71)申请人明阳智慧能源集团股份公司地址528437广东省中山市火炬开发区火炬路22号(72)发明人马冲李刚邹荔兵张启应陈思范刘凡鹰魏煜锋任永卢军王超朱玲文智胜(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人冯炳辉(51)Int.Cl.F03D13/25(2016.01)F03D1/02(2006.01)F03D7/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法(57)摘要本发明公开了一种漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法，设定θave为叶轮1桨叶角度均值θmean1和叶轮2桨叶角度均值θmean2的加权平均值，Wave为叶轮1发电机转速W1和叶轮2发电机转速W2的加权平均值，并为变桨控制器配置两套PID控制参数，分别为PIDfast参数和PIDslow参数，PIDfast参数是用于控制转速波动，PIDslow参数是用于抑制浮台运动，当θave经过一阶低通滤波器滤波后的值大于20°或滤波后的值大于10°且Wave大于额定转速的9％之后，变桨参数由PIDslow切换到PIDfast，而由PIDfast切换回PIDslow的条件则是当上述要求不满足且延迟预设时间之后，通过两套PID控制参数的切换，实现了转速控制与浮台运动控制的平稳过渡。CN111980869ACN111980869A权利要求书1/1页1.漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法，所述漂浮式双叶轮风电机组为两台风机通过Y形塔架共用一个浮台，两台风机通过各自偏航驱动系统分别装于Y形塔架的两个端部上，Y形塔架的底部固定于浮台上，两台风机的叶轮旋转方向相反，以抵消两台风机的离心力；其特征在于：该方法为了协调两个叶轮的桨叶动作共同抑制浮台运动，设定θave为叶轮1桨叶角度均值θmean1和叶轮2桨叶角度均值θmean2的加权平均值，它表征为两个叶轮各自轮毂中心处风速的加权平均值，设定Wave为叶轮1发电机转速W1和叶轮2发电机转速W2的加权平均值，并为机组的变桨控制器配置两套PID控制参数，分别为PIDfast参数和PIDslow参数，其中PIDfast参数是用于控制转速波动，PIDslow参数是用于抑制浮台运动，以使变桨控制器带宽小于浮台运动频率，该两套PID控制参数切换逻辑是：当θave经过一阶低通滤波器滤波后的值大于20°或滤波后的值大于10°且Wave大于额定转速的9％之后，变桨参数由PIDslow切换到PIDfast，即变桨参数由浮台运动控制切换到转速控制，而由PIDfast切换回PIDslow的条件则是当上述要求不满足且延迟预设时间之后，再由转速控制切回到浮台运动控制，通过两套PID控制参数的切换，实现了转速控制与浮台运动控制的平稳过渡，确保能够不激励浮台负阻尼运动的同时，还能够有效控制叶轮转速的波动。2.根据权利要求1所述的漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法，其特征在于：所述变桨控制器的控制逻辑为测量转速与转速设定值的差值经过一系列滤波之后送到PID控制器并输出变桨指令值。3.根据权利要求1所述的漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法，其特征在于：所述θave为由机组的主控系统采集叶轮1、2的桨叶角度均值θmean1、θmean2进行加权平均处理后得到的两个叶轮平均变桨角度均值。4.根据权利要求1所述的漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法，其特征在于：所述Wave为由机组的主控系统采集叶轮1、2的发电机测量转速值进行加权平均处理后得到的速度平均值。5.根据权利要求1所述的漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法，其特征在于：所述一阶低通滤波器的一阶传递函数为：式中，T为滤波器时间常数，s为拉普拉斯算子。2CN111980869A说明书1/3页漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法技术领域[0001]本发明涉及漂浮式双叶轮风电机组解耦控制的技术领域，尤其是指一种漂浮式双叶轮风电机组转速与浮台运动控制的解耦方法。背景技术[0002]目前，风电机组逐步向深远海发展，海上漂浮式风电机组是其重点研发方向。对于漂浮式风电机组来说，对机组运行状态的控制较固定式机组要求更高，控制更精准，且需要控制的自由度更多，比如对浮台的运动控制。漂浮式风电机组的浮台有六个方向的运动自由度，为了抑制浮台的运动或者为了不激励浮台的负阻尼运动(浮台的俯仰方向)，通常采用的比较简便的方法是