[发明专利]风力发电系统变桨电机正反转切换的转矩平滑控制方法

说明书

本发明公开了风力发电系统变桨电机正反转切换的转矩平滑控制方法，桨叶从正向调节到反向调节变化过程的变桨驱动器输出转矩平滑控制；以及桨叶从反向调节到正向调节变化过程的变桨驱动器输出转矩平滑控制。通过不同时刻桨叶的角度变化，以及不同时刻变桨速度的变化，对变桨驱动器输出的最终目标转矩进行步进平滑调节，使输出的最终目标转矩符合当前时刻桨叶角度调节要求的同时，有效降低或消除由于齿轮间隙的存在所造成的桨叶从正向调节到反向调节，和从反向调节到正向调节过程中大小啮合齿轮所产生的剧烈刚性碰撞，提高了风力发电系统中叶片轴承齿轮、变桨电机轴齿轮和减速箱齿轮的使用寿命和运行性能，提高了企业的经济效益。

技术领域

本发明风力发电领域，特别涉及风力发电系统变桨电机正反转切换的转矩平滑控制方法。

背景技术

风力发电机组的桨叶角度在实际运行过程中频繁地进行正反向调节，由于在叶片轴承齿轮和减速箱齿轮之间，以及变桨电机轴齿轮和减速箱齿轮之间不能完全啮合，存在一定的间隙，在电机正转和反转的切换过程中，大小齿轮会发生较强烈的刚性碰撞，长期碰撞会使齿轮寿命减少、甚至损坏。

现有的变桨驱动器在变桨驱动器正反转过程中的输出力矩是由设定的电机加减速时间和负载决定的，加减速时间越短，输出的力矩越大；负载越大，输出的力矩也越大，力矩越大，碰撞带来的冲击破坏也越显著。因此在变桨驱动器正反转切换过程中有必要对变桨驱动器的输出扭矩进行控制，以减小大小啮合齿轮的刚性大力矩碰撞；提高风力发电系统使用寿命和运行性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有效提高风力发电系统叶片轴承齿轮、变桨电机轴齿轮和减速箱齿轮的使用寿命和运行性能的风力发电系统变桨电机正反转切换的转矩平滑控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

风力发电系统变桨电机正反转切换的转矩平滑控制方法，包括桨叶从正向调节到反向调节变化过程的变桨驱动器输出转矩平滑控制；以及桨叶从反向调节到正向调节变化过程的变桨驱动器输出转矩平滑控制。

优选地，所述桨叶从正向调节到反向调节变化过程的变桨驱动器输出转矩平滑控制包括以下顺序步骤：

1)如果当前的目标桨叶角度小于当前实际桨叶角度，且上一时刻的目标桨叶角度大于上一时刻的实际桨叶角度时，将标志F_u置为1，并将上一时刻由变桨驱动器速度环PI调节器输出的目标转矩值T*_em暂存至寄存器T_temp；

2)在F_u为1的条件下，如果当前实际变桨速度绝对值|ω_r|小于或等于设定的最小变桨速度值δ，让转矩平滑控制模块输出的最终目标转矩值T*_e从T_temp值开始以固定的步进值ζ递减，直到当前的实际变桨速度绝对值|ω_r|大于设定的最小变桨速度值δ；

3)将F_u置为0，并将当前变桨驱动器速度环PI调节器输出的目标转矩T*_em赋值给转矩平滑控制模块输出的最终目标转矩值T*_e，完成桨叶正向到反向变化过程变桨驱动器的输出转矩平滑控制。

优选地，所述桨叶从反向调节到正向调节变化过程的变桨驱动器输出转矩平滑控制包括以下顺序步骤：

1)如果当前的目标桨叶角度大于当前实际桨叶角度，且上一时刻的目标桨叶角度小于上一时刻的实际桨叶角度时，将标志F_d置为1，并将上一时刻由变桨驱动器速度环PI调节器输出的目标转矩值T*_em暂存至寄存器T_temp；