变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102102630A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102102630A(43)申请公布日2011.06.22(21)申请号201010520320.1(22)申请日2010.10.26(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人何玉林黄帅王磊周宏丽苏东旭(74)专利代理机构重庆博凯知识产权代理有限公司50212代理人张先芸(51)Int.Cl.F03D7/04(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法(57)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。CN10263ACCNN110210263002102633A权利要求书1/2页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ΔP，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βc，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(My1，My2，My3)、z方向载荷(Mz1，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(My1，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z方向载荷(Mz1，Mz2，Mz3)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分别代入如下的拉普拉斯关系式：得出d轴和q轴输出的节距角将倾翻载荷分量Mtilt和偏航载荷分量Myaw分别代入如下的拉普拉斯关系式：得出y轴和z轴上输出的节距角(βtilt，βyaw)；上式中：Kpd，Kpq，Kpy，Kpz为PI控制器的比例系数，Kid，Kiq，Kiy，Kiz为PI控制器的积分系数；3)、所述d轴和q轴输出的节距角经变桨速率限制，变桨速率限制不等式如下：上式中：Ω为风轮旋转角速度；βmax为变桨位置上限；βmin为变桨位置下限；为变桨速率上限；为变桨速率下限；Ts为PI控制器的采样时间；经过上式得出d轴和q轴变桨速率限制输出的期望节距角(βd，βq)，期望节距角(βd，βq)经Park逆变换，得出偏差变桨控制期望输出的偏差节距角y轴和z轴输出的期望节距角(βtilt，βyaw)经Park逆变换，得出变桨控制期望输出的风轮转子不平2CCNN110210263002102633A权利要求书2/2页衡节距角4)、根据协同变桨控制期望输出的协同节距角βc、偏差变桨控制期望输出的偏差节距角和变桨控制期望输出的风轮转子不平衡节距角得出独立变桨控制期望输出的节距角5)、将独立变桨控制期望输出的节距角分别控制各个变桨伺服电机动作实现变桨。2.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：所述三桨叶片根部的y方向载荷(My1，My2，My3)、z方向载荷(Mz1，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：和按以下拉普拉斯关系式通过陷波器：其中：i＝1，2，3；Myi和Myif分别为滤波前和滤波后第i叶片的根部载荷；w1为低通滤波器的固有频率；η1为低通滤波器的固有阻尼；w2和w3为陷滤波器的固有频率；η1和η2为陷波器的固有阻尼。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：其中：Pg为滤波后的发电机输出功率；w4为低通滤波器的固有频率；η4为低通滤波器的阻尼比；w5和w6为陷波器的固有频率；η5和η6为陷波器的阻尼比。3CCNN110210263002102633A说明书1/7页变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法技术领域[0001