[发明专利]一种超大型风力机的控制方法

说明书

本发明公开了一种超大型风力机的控制方法，其特征在于，包括实现风力机从迎风状态调整到背风状态的迎背风切换控制策略。迎背风切换策略通过对风力机偏航运动和变桨运动的控制可以实现风力机从迎风状态切换到背风状态。从而允许风力机以背风状态运行，增大叶片与塔筒间隙，提高运行的工作区间，在大风下实现卸载，适应极端气候。因此，风力机可以采用更轻、更柔的叶片，降低了风轮及整机质量，降低了度电成本。

技术领域

本发明涉及一种超大型风力机的控制方法，属于具有特殊控制策略的风力机技术领域。

背景技术

随着科技的进步风能已经成为世界的主要能源之一。在国家政策的推动下，中国也逐渐成为风能利用的大国，各地都不约而同地开始了风力机的建造和利用，国内的风力机安装量渐渐饱和，因此由于风力机在国内的发展在安装量上已基本达饱和，所以为了继续发展风力机提高风能的利用率以及为了环保做出贡献，必须从风力机的优化上面着手。目前想要最大限度地提高风能地利用率，最有效地方法就是增加叶轮的直径，叶轮直径越大可以捕获的风能往往就越多。

然而风力机叶轮的直径越大，其质量增加的幅度更是夸张基本，接近长度增加的三次方量。因此一台20MW的风力机的质量很有可能会超过75000kg，在这么大的质量下，风力机的一些其他的部件也会有更高的要求，比如对塔筒的强度和刚度的需求，对变速箱齿轮的需求，因此会导致整个风力机成本指数级地增加。正是因为这个原因抑制风力机质量地增长成了降低度电成本的一种重要手段。而如何减小风力机的质量这个问题，国内外各种学者给出了许多的方案，比如在叶片内部可以通过优化风力机内部结构、采用新材料等，在风力机整体方面可以优化翼形优化风力机的气动性能，也可以改进叶尖至塔筒的间隙的阈值等方法。但是这样的方法对于风力机的减重来说也是杯水车薪，新材料的运用可能使成本不减反增，对于结构的优化也是治标不治本。同时更大地质量也会带来更多的安全问题，由于叶片长度的增加叶片的柔性也是注定增加的，因此在迎风型风力机中，这样的叶片会更容易打到塔筒酿成安全事故，而背风型风力机虽然没有这样的安全问题，但是由于塔筒和机舱的干扰会使效率有所下降，因此必须有一种创新的技术，将迎风型风力机的优点和背风型风力机的优点结合起来。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种超大型风力机的控制方法，包括迎背风切换控制策略，迎背风切换控制策略控制风力机进行偏航运动，运行迎背风切换控制策略后风力机的偏航角度与运行迎背风切换控制策略前风力机的偏航角度之差为A；迎背风切换控制策略控制风力机进行变桨运动，运行迎背风切换控制策略后风力机的变桨角度与运行迎背风切换控制策略前风力机的变桨角度之差为B，将风力机从迎风状态切换到背风状态。

优先地，偏航角度A的绝对值范围为150°至210°，变桨角度B的绝对值范围为150°至210°。

优先地，在运行迎背风切换控制策略前风力机处于迎风状态；在运行迎背风切换控制策略后，风力机以偏航角度A进行偏航运动，风力机以变桨角度B进行变桨运动，最终完成迎背风切换动作，使风力机处于背风状态。

优先地，从运行迎背风切换控制策略前到运行迎背风切换控制策略后，偏航机构进行动作，偏航电机通过齿轮传动驱动偏航轴承齿圈转动，偏航轴承齿圈转动传动控制风力机完成偏航角度为A的偏航运动；变桨机构进行动作，变桨机构包括若干个变桨电机和若干个变桨轴承，变桨电机通过齿轮传动驱动变桨轴承齿圈转动，变桨轴承齿圈转动传动控制风力机完成以变桨角度B进行的变桨运动，同时每个叶片都可以完成独立的变桨。

优先地，在迎背风切换动作开始前发电机的转子相对于发电机的定子的旋转方向与迎背风切换动作完成后发电机的转子相对于发电机的定子的旋转方向相反。

优先地，在迎背风切换动作开始前齿轮箱的传动轴与在迎背风切换动作完成后齿轮箱的传动轴相对于齿轮箱的壳体的旋转方向相反。

优先地，风力机处于迎风状态时风轮相对于机舱的旋转方向与风力机处于背风状态时风轮相对于机舱的旋转方向相反。