抑制风电机组载荷的独立变桨控制方法及装置.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CN106014857A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610321017.6(51)Int.Cl.(22)申请日2016.05.16F03D7/00(2006.01)(71)申请人国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司地址066000河北省秦皇岛市海港区海阳路50号申请人国家电网公司(72)发明人杨超李辉许竞杨长青李文琦幺乃鹏王震学张志强徐国庆刘畅张凯荣景玉谷文卓苏永祥陈自强高树滨白昀刘长春范群力王小江(74)专利代理机构北京金信知识产权代理有限公司11225代理人黄威喻嵘权利要求书3页说明书10页附图5页(54)发明名称抑制风电机组载荷的独立变桨控制方法及装置(57)摘要本发明公开了一种抑制风电机组载荷的独立变桨控制方法及装置，所述方法包括：根据叶轮转速生成用于限制高风速下风电机组输出功率的统一桨距角；根据经过相位补偿后的叶根载荷测量值生成用于抑制叶片平衡载荷的第一偏差桨距角；根据所述叶根载荷测量值生成用于抑制轮毂不平衡载荷的第二偏差桨距角；根据统一桨距角、第一偏差桨距角和第二偏差桨距角和计算出最终桨距角。本发明的技术方案根据统一桨距角、第一偏差桨距角和第二偏差桨距角，计算出最终桨距角，同时抑制了风电机组平衡载荷和不平衡载荷，从而提高风电机组的可靠性和使用寿命。CN106014857ACN106014857A权利要求书1/3页1.一种抑制风电机组载荷的独立变桨控制方法，其特征在于，包括：根据叶轮转速生成用于限制高风速下风电机组输出功率的统一桨距角；根据经过相位补偿后的叶根载荷测量值生成用于抑制叶片平衡载荷的第一偏差桨距角；根据所述叶根载荷测量值生成用于抑制轮毂不平衡载荷的第二偏差桨距角；根据统一桨距角、第一偏差桨距角和第二偏差桨距角和计算出最终桨距角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据叶轮转速生成用于限制高风速下风电机组输出功率的统一桨距角，包括：S21，测量所述风电机组的叶轮转速，以得出所述叶轮转速测量值；S22，根据风电机组的叶轮转速测量值与叶轮转速参考值的偏差，计算出用于限制高风速下风电机组输出功率的所述统一桨距角，其中计算出所述统一桨距角的公式如下：其中，△ω为叶轮转速偏差值，为统一变桨桨距角给定信号，kp为比例系数，ki为积分系数，Fk为增益系数，s为拉普拉斯算子。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：S31，测量叶片的所述叶根载荷，以获得所述叶根载荷测量值；S32，根据所述叶根载荷测量值生成叶根拍打弯矩。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据叶片的叶根载荷测量值生成用于抑制轮毂不平衡载荷的第一偏差桨距角，包括：S41，对所述叶根拍打弯矩进行相位补偿，其中，相位补偿公式为：其中，Gc(s)为……α>1为分度系数，T为时间常数，s为拉普拉斯算子；S42，根据相位补偿后的所述叶根拍打弯矩生成抑制平衡载荷的第一偏差桨距角；其中，生成第一偏差桨距角的公式为：其中，Kp1为比例增益系数，Kr1为谐振增益系数，ωc1为截止频率，hωo1(h＝1,2,4)为叶根拍打弯矩的1p、2p和4p周期载荷分量的频率，GPR1为第一偏差桨距角，s为拉普拉斯算子。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述叶根载荷测量值生成用于抑制轮毂不平衡载荷的第二偏差桨距角，包括：S51，对所述叶根拍打弯矩进行科尔曼变换，以获得倾覆力矩分量和偏航力矩分量，其中，所述科尔曼变换公式为：2CN106014857A权利要求书2/3页其中，Md为倾覆力矩分量，Mq为偏航力矩分量，M1、M2、M3分别为第一叶片、第二叶片和第三叶片的叶根拍打弯矩；S52，根据所述倾覆力矩分量和偏航力矩分量计算出第二偏差桨距角参考值，所述计算公式为：其中，Kp2为比例增益系数，Kr2为谐振增益系数，ωc2为截止频率，ωo2为轮毂1p周期不平衡载荷的频率；S53，根据所述第二偏差桨距角参考值，计算出无耦合桨距角给定值；S54，根据所述无耦合桨距角给定值计算出用于抑制叶片平衡载荷的第二偏差桨距角。6.一种抑制风电机组载荷的独立变桨控制装置，其特征在于，包括：第一生成模块，用于根据叶轮转速生成用于限制高风速下风电机组输出功率的统一桨距角；第二生成模块，用于根据经过相位补偿后的叶根载荷测量值生成用于抑制叶片平衡载荷的第一偏差桨距角；第三生成模块，用于根据所述叶根载荷测量值生成用于抑制轮毂不平衡载荷的第二偏差桨距角；计算模块，用于根据统一桨距角、第一偏差桨距角和第二偏差桨距角计算出最终桨距角。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第一生成模块，具体包括：测量子模块，用于测量所述风电机组的叶轮转速，以得出所述叶轮转速测量值；第一计算子模块，用于根据风