一种大型风电机组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*CN102182633A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102182633A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号201110150949.6(22)申请日2011.06.07(71)申请人浙江运达风电股份有限公司地址310012浙江省杭州市文二路391号西湖国际科技大厦A座22楼(72)发明人应有许国东(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人逯长明王宝筠(51)Int.Cl.F03D7/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称一种大型风电机组独立变桨控制方法及装置(57)摘要本发明提供的大型风电机组独立变桨控制方法及装置，是通过测量风机主轴载荷和风轮方位角来获得轮毂固定坐标系上的水平轴弯矩和垂直轴弯矩，实现风电机组独立变桨控制。本发明测量主轴载荷只需要在主轴上安装光纤应变传感器即可，可以减少光纤应变传感器的数量。而且主轴相对于轮毂没有运动，因此测量和信号传输均相对比较简单，也有利于提高载荷信号的可靠性。因此，本发明提供的方法和装置应用的传感器少可以降低成本，并且主轴固定需要的测量方案简单容易实现，由于没有长时间的延迟，因此测量结果比较准确，可靠性高，控制效果更理想。CN102863ACCNN110218263302182637A权利要求书1/2页1.一种大型风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获得表示主轴载荷的轮毂旋转坐标系上的主轴弯矩My、Mz；测量风轮方位角由所述My、Mz和获得轮毂固定坐标系上的水平轴弯矩M′y和垂直轴弯矩M′z；由M′y和M′z获得d轴的期望桨距角βd和q轴上的期望桨距角βq；由βd和βq经过Park逆变换得到三个桨叶的桨距角补偿值β′1、β′2、β′3；由风电机组中的发电机的转速获得期望桨距角；由所述β′1、β′2、β′3补偿所述期望桨距角获得三个桨叶补偿后的期望桨距角；由所述补偿后的期望桨距角分别独立控制各个桨叶的变桨动作。2.根据权利要求1所述的大型风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，由所述My、Mz和获得轮毂固定坐标系上的水平轴弯矩M′y和垂直轴弯矩M′z；具体可以通过如下公式实现：。3.根据权利要求1所述的大型风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，由βd和βq经过Park逆变换得到三个桨叶的桨距角补偿值β′1、β′2、β′3，具体可以通过如下公式实现：。4.根据权利要求1所述的大型风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，通过安装于主轴前端的八个光纤应变传感器来获得My和Mz；四个光纤应变传感器作为温度补偿片；另外四个光纤应变传感器用来测量主轴载荷的主轴弯矩My、Mz；两个分别安装于主轴前端截面水平方向的两端处的光纤应变传感器测量My弯矩，两个分别安装于主轴前端竖直方向的两端处的光纤应变传感器测量Mz弯矩。5.根据权利要求1所述的大型风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，由M′y和M′z获得d轴和q轴上的期望桨距角，之前还包括：将所述M′y和M′z分别进行低通滤波和带阻滤波。6.根据权利要求1所述的大型风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，由M′y和M′z获得d轴的期望桨距角βd和q轴上的期望桨距角βq，具体可以采用PID控制、LQG控制、模糊控制、最优控制或自适应控制。7.一种大型风电机组独立变桨控制装置，其特征在于，包括：安装于主轴前端的光纤应变传感器，用于测量表示主轴载荷的轮毂旋转坐标系上的主轴弯矩My、Mz；安装于风电机组低速轴上的绝对值编码器，用于测量风轮方位角坐标变换器，用于由所述My、Mz和获得轮毂固定坐标系上的水平轴弯矩M′y和垂直轴弯矩M′z；2CCNN110218263302182637A权利要求书2/2页独立变桨控制器，用于由M′y和M′z获得d轴的期望桨距角βd和q轴上的期望桨距角βq；由βd和βq经过Park逆变换得到三个桨叶的桨距角补偿值β′1、β′2、β′3；安装于发电机上的增量式编码器，用于测量发电机的转速；转速变桨控制环，用于由所述发电机的转速获得期望桨距角；桨距角耦合器，用于由所述β′1、β′2、β′3补偿所述期望桨距角获得三个桨叶补偿后的期望桨距角；变桨控制系统，用于由所述补偿后的期望桨距角分别独立控制各个桨叶的变桨动作。8.根据权利要求7所述的大型风电机组独立变桨控制装置，其特征在于，所述坐标变换器用于由所述My、Mz和获得轮毂固定坐标系上的水平轴弯矩M′y和垂直轴弯矩M′z；具体可以通过如下公式实现：。9.根据权利要求7所述的大型风电机组独立变桨控制装置，其特征在于，独立变桨控制器，用于由βd和βq经过Park逆变换得到三个桨叶的桨距角补偿值β′1、β′2、β′3；具体可以通过如下公式实现：。10.根据权利要求7所述的大