[发明专利]一种风力发电机湍流抑制方法

权利要求书

1.一种风力发电机湍流抑制方法，其特征是对风力发电机组的每台风力发电机设有全方向的风能预测风速测量塔、动态前馈控制器、变桨距系统和发电机变流器，通过以下步骤实现湍流抑制：

1)、全方向预警风速测量：以风力发电机为圆心，向外均匀划分出8个方向，在距风力发电机100-200米范围之间，在所述8个方向上分别设置风速测量塔，所述风速测量塔与风力发电机水平轴同等高度，所有风速测量塔测量的风速得到全方向预警风速；

2)、本机风速测量：通过风力发电机上的风速传感器实时测得本风力发电机的实时风速信息，所述实时风速信息用于风力发电机控制系统的实时控制；

3)、预警数据参数化：风力发电机主控系统根据步骤1)得到的全方向预警风速，结合风力发电机当前的的风轮方向，以风力发电机为圆心，风力发电机的风轮旋转面为X轴平面，风轮旋转面的垂直向为Y轴，将8个方向的预警风速进行矢量分解，分解为与风轮旋转面平行和垂直的两个风速分量：X轴风速分量和Y轴风速分量，将Y轴风速分量引入动态前馈控制器，根据风速-桨距角曲线计算出预测附加桨距角，根据风速-功率曲线计算预测附加转矩，所述动态前馈控制器为风力发电机组控制系统附加的一个前馈通道；发电机变流器输出发电机的转速信息和转矩信息，作为风力发电机的实时数据；

4)、转矩和变浆距控制：动态前馈控制器调整风力发电机的运行，动态前馈控制器将计算得到的预测附加桨距角、预测附加转矩输入风力发电机的控制系统，与风力发电机的实时数据计算得到的风力发电机桨距角和转矩控制指令进行数学相加，得到桨距角指令和电磁转矩指令，桨距角指令输入变桨距系统，电磁转矩指令输入发电机变流器，调整风力发电机的运行，实现对湍流的抑制。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机湍流抑制方法，其特征是划分的的方向中，其中一个与风力发电机偏航位置传感器的零点方向，即偏航编码器输出为最小值的点的方向一致。

3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机湍流抑制方法，其特征是预警参数数据化时，动态前馈控制器中设置经验修正比例系数K，与根据风速-桨距角曲线计算出的预测附加桨距角和根据风速-功率曲线计算出的预测附加转矩相乘，所述系数为0-1之间的数据，根据风力发电机当地的地理环境和风速的实际变化情况在现场进行测试后确定，以使风力发电机在遭遇湍流时，风速的波动更小为原则，对预测附加桨距角和预测附加转矩进行修正调整。

4.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机湍流抑制方法，其特征是风力发电机控制系统包括转矩控制器和转速控制器，分别运行转矩控制策略和变桨距控制策略，当步骤2)测得的风力发电机的实时风速在额定风速上下浮动时，同时保持运行转矩控制策略和变桨距控制策略运行，所述浮动根据风力发电机的运行要求设定浮动范围，发电机转矩信息经PID控制输入转矩控制器，与预测附加转矩叠加后输出转矩控制指令；转速控制器的输入包括转速偏差和转矩偏差，转速偏差为发电机转速和风力发电机的设定转速经PID控制得到，转矩偏差由测量的发电机转矩和风力发电机的设定转矩得到，转矩偏差与转速偏差生成联合偏差，联合偏差形成的桨距角指令加上预测附加桨距角指令后形成最终桨距角指令。

5.根据权利要求3所述的一种风力发电机湍流抑制方法，其特征是风力发电机控制系统包括转矩控制器和转速控制器，分别运行转矩控制策略和变桨距控制策略，当步骤2)测得的风力发电机的实时风速在额定风速上下浮动时，同时保持运行转矩控制策略和变桨距控制策略运行，所述浮动根据风力发电机的运行要求设定浮动范围，发电机转矩信息经PID控制输入转矩控制器，与预测附加转矩叠加后输出转矩控制指令；转速控制器的输入包括转速偏差和转矩偏差，转速偏差为发电机转速和风力发电机的设定转速经PID控制得到，转矩偏差由测量的发电机转矩和风力发电机的设定转矩得到，转矩偏差与转速偏差生成联合偏差，联合偏差形成的桨距角指令加上预测附加桨距角指令后形成最终桨距角指令。

6.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机湍流抑制方法，其特征是风力发电机组采用双馈变速恒频技术，变桨距系统为电动变桨距系统，发电机变流器为双馈变流器，其中电动变桨距系统对风力发电机叶轮的每只叶片以不同的角度进行驱动。