风力发电机组、变桨控制方法以及装置.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CN111502913A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号201910090779.3(22)申请日2019.01.30(71)申请人北京金风科创风电设备有限公司地址100176北京市大兴区北京经济技术开发区康定街19号(72)发明人陈博宇赵树椿张虎(74)专利代理机构北京铭硕知识产权代理有限公司11286代理人曾世骁王兆赓(51)Int.Cl.F03D7/04(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称风力发电机组、变桨控制方法以及装置(57)摘要本公开提供了一种风力发电机组、变桨控制方法以及装置。所述变桨控制方法包括：获取风力发电机组的叶轮转速和每个叶片的叶片根部在特定方向上的载荷，其中，所述特定方向垂直于叶轮的轴向和叶片的长度方向；基于获取的叶轮转速来预估叶轮方位角；基于预估的叶轮方位角和所述每个叶片的叶片根部在所述特定方向上的载荷来分别计算所述每个叶片的附加桨矩角度；根据计算的所述每个叶片的附加桨矩角度来执行独立变桨控制。根据风力发电机组、变桨控制方法以及装置可以省去传统的方位角传感器，基于叶轮转速计算得到相位补偿值，从而进行独立变桨控制，不仅节省硬件成本，而且避免方位角传感器故障带来的独立变桨控制无法正常运行的风险。CN111502913ACN111502913A权利要求书1/2页1.一种基于预估叶轮方位角的风力发电机组的独立变桨控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取风力发电机组的叶轮转速和每个叶片的叶片根部在特定方向上的载荷，其中，所述特定方向垂直于叶轮的轴向和叶片的长度方向；基于获取的叶轮转速来预估叶轮方位角；基于预估的叶轮方位角和所述每个叶片的叶片根部在所述特定方向上的载荷来分别计算所述每个叶片的附加桨矩角度；根据计算的所述每个叶片的附加桨矩角度来执行独立变桨控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别计算所述每个叶片的附加桨矩角度的步骤包括：基于预估的叶轮方位角，通过d-q变换将所述每个叶片的叶片根部在所述特定方向上的载荷变换为在d轴方向上的载荷和在q轴方向上的载荷，其中，所述在d轴方向上的载荷为俯仰载荷，所述在q轴方向上的载荷为偏航载荷。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分别计算所述每个叶片的附加桨矩角度的步骤还包括：使用滤波器对所述俯仰载荷和所述偏航载荷进行滤波；对经滤波后的俯仰载荷和偏航载荷进行比例积分运算，来确定d轴方向上的桨矩角以及q轴方向上的桨矩角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，分别计算所述每个叶片的附加桨矩角度的步骤还包括：基于预估的方位角、d轴方向上的桨矩角和q轴方向上的桨矩角以及相位补偿值来计算所述每个叶片的附加桨矩角度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，相位补偿值基于变桨执行机构执行变桨的滞后时间、所述滤波器的滞后时间以及获取的叶轮转速被确定。6.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，根据计算的所述每个叶片的附加桨矩角度进行独立变桨控制的步骤包括：根据获取的叶轮转速来计算针对所有叶片的统一变桨角度；针对每个叶片，在所述统一变桨角度的基础上分别叠加所述每个叶片的附加变桨角度，来得到所述每个叶片的目标桨矩角；将所述每个叶片变桨到目标桨矩角来执行独立变桨控制。7.一种风力发电机组的变桨控制装置，其特征在于，所述变桨控制装置包括：数据获取模块，用于获取风力发电机组的叶轮转速和每个叶片的叶片根部在特定方向上的载荷，其中，所述特定方向垂直于叶轮的轴向和叶片的长度方向；数据计算模块，用于基于获取的叶轮转速来预估叶轮方位角，并且基于预估的叶轮方位角和所述每个叶片的叶片根部在所述特定方向上的载荷来分别计算所述每个叶片的附加桨矩角度；控制模块，用于根据计算的所述每个叶片的附加桨矩角度来执行独立变桨控制。8.根据权利要求7所述的变桨控制装置，其特征在于，数据计算模块用于：基于预估的叶轮方位角，通过d-q变换将所述每个叶片的叶片根部在所述特定方向上2CN111502913A权利要求书2/2页的载荷变换为在d轴方向上的载荷和在q轴方向上的载荷，其中，所述在d轴方向上的载荷为俯仰载荷，所述在q轴方向上的载荷为偏航载荷。9.根据权利要求8所述的变桨控制装置，其特征在于，数据计算模块还用于：使用滤波器对所述俯仰载荷和所述偏航载荷进行滤波；对经滤波后的俯仰载荷和偏航载荷进行比例积分运算，来确定d轴方向上的桨矩角以及q轴方向上的桨矩角。10.根据权利要求9所述的变桨控制装置，其特征在于，数据计算模块还用于：基于预估的方位角、d轴方向上的桨矩角以、q轴方向上的桨矩角以及相位补偿值来计算所述每个叶片的附加桨矩角度。11.根据权利要求10所述的变桨控制装置，其特征在于，