[发明专利]一种风力发电机变桨控制方法

权利要求书

1.一种风力发电机变桨控制方法，是基于变桨控制装置实现的，变桨控制装置包括协同变桨控制器、差异变桨控制器、变桨调度控制器，差异变桨控制器中设有增益调度环，风力发电机组与协同变桨控制器、差异变桨控制器连接，协同变桨控制器、差异变桨控制器与变桨调度控制器连接，变桨调度控制器与风力发电机组连接；

变桨控制方法包括以下步骤：

1)判断机组是否出现外部差异变桨退出需求，如果是，则进入步骤2)，如果否，则进入步骤3)；

2)判断是否当前风速小于预设风速阈值或当前转速低于预设差异变桨启动转速阈值，如果是，则风电机组差异变桨控制功能未开启，此时协同变桨控制器不需要采取任何动作，采用纯协同变桨控制；如果否，则风电机组差异变桨控制功能已开启，进入步骤3)；

3)变桨调度控制器根据风电机组发电机转速与桨距角来判断控制模式，变桨调度控制器判断是否发电机转速大于差异变桨切入转速且桨距角小于独立变桨切出桨距角，如果是，则进入步骤4)；如果否，则进入步骤5)；

4)差异变桨控制器保持满幅值输出，即保持增益调度环节的增益值g＝g0不变，g0为常数；

5)记录下协同变桨控制器输出的初始时刻桨距角θc0，同时通过增益调度环节来实现差异变桨控制器退出；变桨调度控制器计算出各桨叶的独立变桨误差同步速率，差异变桨环节的各桨叶目标桨距角在增益调度环的作用下逐步归零；各个桨叶的目标桨距角输出给变桨系统，由变桨系统执行变桨动作，最后差异变桨使能关闭且差异变桨控制器输出为0。

2.根据权利要求1所述的风力发电机变桨控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，风电机组发电机转速按以下公式计算转换得到；

wr＝wg/n

式中：wr为轮毂转速；wg为发电机转速；n为传动链变比。

3.根据权利要求1所述的风力发电机变桨控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，协同变桨控制器输出的桨距角θc由下式确定；

θc＝θc0+a×t1

式中：t1为设计同步时间；a为目标变桨速率。

4.根据权利要求3所述的风力发电机变桨控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，增益调度环的增益值g，按以下公式计算得到；

g＝g0-(g0/t1)×t；(t1≥t≥0)

g＝0；(tt1)

式中：t为本次进入退出状态的累计时间。

5.根据权利要求4所述的风力发电机变桨控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，变桨调度控制器输出的目标桨距角计算方式为：

θsynci＝bi×t1

式中：θsynci为变桨调度控制器输出的片桨叶i的目标桨距角，bi为桨叶i的变桨误差同步速率，bi由下式确定：

bi＝(θc–θci)×Kp

式中：θci为当前桨叶i的实际桨距角；Kp为比例系数。

6.根据权利要求4所述的风力发电机变桨控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，桨叶的桨距角目标值为：

θi＝θci+θdi+θsynci

最终：

θi＝θc

式中，θi为桨叶i的目标桨距角；θdi为差异变桨控制器输出的桨叶i的目标桨距角；θsynci为变桨调度控制器输出的桨叶i的目标桨距角。

7.根据权利要求6所述的风力发电机变桨控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，对于三叶片风力发电机的桨距角目标值为：

θ1＝θc1+θd1+θsync1，θ2＝θc2+θd2+θsync2，θ3＝θc3+θd3+θsync3

最终：

θ1＝θ2＝θ3＝θc

式中，θ1、θ2、θ3分别为桨叶1、桨叶2、桨叶3的目标桨距角；θd1、θd2、θd3分别为差异变桨控制器输出的桨叶1、桨叶2、桨叶3的目标桨距角；θsync1、θsync2、θsync3分别为变桨调度控制器输出的桨叶1、桨叶2、桨叶3的目标桨距角。