[发明专利]基于轮毂不平衡载荷特征量的独立变桨控制方法

说明书

本发明提供一种基于轮毂不平衡载荷特征量的独立变桨控制方法，包括以下步骤：在进行独立变桨控制过程中，实时获得轮毂不平衡载荷特征量的实际值，通过独立变桨裕度插值表得到独立变桨实时开启裕度，结合不平衡载荷的点头力矩的实际值、偏航力矩的实际值，计算得到不平衡载荷的点头力矩的理论值、偏航力矩的理论值，再分别计算各叶片的给定变桨角度。本发明通过引入轮毂不平衡载荷特征量，设置独立变桨有效开启条件，在不平衡载荷大时开启独立变桨，不平衡载荷小时关闭独立变桨，实现独立变桨自适应开启控制。本发明可以解决现有技术中存在的独立变桨无法自适应开启，在降载与减小变桨轴承磨损的之间取得平衡的效果不够理想的技术问题。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种基于轮毂不平衡载荷特征量的独立变桨控制方法。

背景技术

风力发电机组通过叶片从风中获取风能，转化为电能的过程中，由于风切、塔影、叶片不平衡载荷的作用，产生了风轮面不平衡载荷，风轮面不平衡载荷包括点头力矩和偏航力矩。风轮面不平衡载荷通过轮毂传递至风力发电机组传动链，将造成轮毂和主轴极限、疲劳载荷增加。针对上述技术问题，引入叶根载荷信号和方位角信号，利用独立变桨控制，可有效降低风轮面不平衡载荷。

但是对于传统的独立变桨控制，没有一种规范且合理的开启条件设置方法，导致独立变桨应用过程中存在以下弊端：常规独立变桨控制是利用功率、变桨角度来设置独立变桨的开启条件；但由于功率、变桨角度与不平衡载荷联系不紧密，其最终在降载与减小变桨轴承磨损的之间进行平衡时，难以取得理想结果。同时，独立变桨无法自适应开启，若在风电机组的全寿命周期内持续开启独立变桨，将会导致变桨次数严重增加，变桨轴承磨损加剧；并且还存在较多区间平衡载荷并不大，但采用常规独立变桨控制时仍然会开启独立变桨，加剧变桨轴承磨损同时对降载贡献有限。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于轮毂不平衡载荷特征量的独立变桨控制方法，以解决现有技术中存在的独立变桨无法自适应开启，在降载与减小变桨轴承磨损的之间取得平衡的效果不够理想的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，提供了一种基于轮毂不平衡载荷特征量的独立变桨控制方法，在第一种可实现方式中，包括以下步骤：

在进行独立变桨控制过程中，获得轮毂不平衡载荷特征量的实际值，通过独立变桨裕度插值表得到独立变桨实时开启裕度；

根据独立变桨实时开启裕度，结合不平衡载荷的点头力矩的实际值、偏航力矩的实际值，计算得到不平衡载荷的点头力矩的理论值、偏航力矩的理论值；

根据不平衡载荷的点头力矩的理论值、偏航力矩的理论值，分别计算各叶片的给定变桨角度；

根据各叶片的给定变桨角度进行独立变桨。

第一种可实现方式的有益技术效果如下：

通过引入轮毂不平衡载荷特征量，设置独立变桨有效开启条件，分别计算各叶片的给定变桨角度，实现独立变桨自适应开启控制。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，轮毂不平衡载荷特征量的实际值具体按以下方式求得：

根据各叶片的叶根载荷My、风轮方位角φ，计算得出不平衡载荷的点头力矩的实际值、偏航力矩的实际值；

根据所述点头力矩的实际值、偏航力矩的实际值，计算得出轮毂不平衡载荷特征量的实际值。

结合第一种可实现方式，在第三种可实现方式中，独立变桨裕度插值表具体按以下方式求得：

根据风速序列、偏航误差序列、设计年均风速，计算风力发电机组在关闭独立变桨系统工况下轮毂不平衡载荷的仿真值；

提取轮毂不平衡载荷特征量的仿真值；