[发明专利]一种风力发电机组塔架净空调控方法与模块

权利要求书

1.一种风力发电机组塔架净空调控方法，其特征在于，该方法是通过测量叶片实时方位角，判断哪个叶片处于塔架净空监测区间，测量处于塔架监测区间的那个叶片的尖端到塔架表面的最小距离，以及机组的实时功率和桨距角，再分别与各自限定值进行对比，判断机组当前状态是否存在塔架净空安全隐患，若不存在安全隐患，则各叶片采用统一变桨控制策略，即采用机组的变桨控制器输出的原始变桨指令，若存在安全隐患，则启动基于单独变桨控制的塔架净空调桨控制策略：微调处于塔架净空监测区的那个叶片的桨距角，即补偿额外桨距角到该叶片上，此时，该叶片的变桨指令给定值等于变桨控制器输出的原始变桨指令叠加上额外桨距角，而其余叶片则采用变桨控制器输出的原始变桨指令，进而减小机组受力，即叶片受力，从而减小叶片形变量和位移，增大叶尖到塔架表面的最小距离，最终达到调控塔架净空的目的；其包括以下步骤：

1)计算叶轮方位角；

测量叶片1方位角，根据三叶片均匀分布在一个叶轮平面，计算出叶片2和叶片3的方位角，定义叶片垂直向上方位角为0°，通过传感器测量得到叶片1方位角为α，则叶片2的方位角是在叶片1的方位角基础上加叶片3的方位角是在叶片1的方位角基础上加即：

RotorAzimuth1＝α

式中，RotorAzimuth1为叶片1的方位角，RotorAzimuth2为叶片2的方位角，RotorAzimuth3为叶片3的方位角；对比3个叶片的方位角，判断哪个叶片的方位角大小处在[A，B]区间，[A，B]区间为启用塔架净空监测的方位角区间，即塔架净空监测区间，当任意一个叶片方位角在[A，B]区间时，则认为该叶片进入塔架净空监测区间；

2)测量进入塔架净空监测区间的叶片的尖端到塔架表面的最小距离TTCA及机组的实时功率P_t和实时桨距角pitchangle；

3)判断是否启动塔架净空调桨控制策略；

启动塔架净空调桨控制策略必须同时满足四个条件：①叶片方位角不小于A和不大于B；②叶片尖端到塔架表面的距离不大于塔架净空限定值；③实时功率不小于功率限定值；④实时桨距角不大于桨距角限定值；具体如下：

式中，A为方位角下限值，B为方位角上限值，F是塔架净空限定值，P_F是功率限定值，pitchangle_F是桨距角限定值；

若都满足上述四个条件，则启动塔架净空调桨控制策略，执行步骤4)-5)；若有其中任意一个条件未满足，则不启动塔架净空调桨控制策略，各叶片采用统一变桨控制策略，即采用变桨控制器输出的原始变桨指令；

4)计算各叶片变桨指令给定值；

当叶片1、叶片2、叶片3某一叶片处于塔架净空监测区间内时，需在对应叶片上增加额外桨距角Δpitchangle，额外桨距角Δpitchangle等于特定变桨速率Δpitchrate乘以控制器循环时间常数cycletime，即：

Δpitchangle＝Δpitchrate*cycletime

此时，处于塔架净空监测区间的那个叶片的变桨指令给定值等于变桨控制器输出的原始变桨指令pitch_original叠加上额外桨距角Δpitchangle，而其余叶片的变桨指令给定值等于变桨控制器输出的原始变桨指令pitch_original；

变桨控制器根据各叶片的变桨指令给定值，得到最终变桨指令；

5)执行桨距角变桨；

机组的变桨执行器根据变桨控制器发出的最终变桨指令调节各叶片桨距角，实现在降低叶片靠近塔架时叶片变形量的同时，也能够保障机组平稳运行，从而解决风力发电机组塔架净空问题。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组塔架净空调控方法，其特征在于，在步骤1)中，[A，B]区间定义为叶片垂直向下方位正负30°。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组塔架净空调控方法，其特征在于，在步骤3)中，A取B取F取1.05倍的TTCA_min，TTCA_min为保证机组安全运行的最小塔架净空值，P_F取0.7倍的额定功率，pitchangle_F取4°。