[发明专利]一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法

权利要求书

1.一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、建立塔筒顶部倾角与塔筒底部弯矩之间的数学模型；

b、在塔筒顶部安装动态倾角传感器，实时监测塔筒顶部倾角α，采用欧拉-伯努力梁模型作为塔筒顶部倾角α和塔筒底部弯矩M_y1之间的关系，并获得塔筒底部实时弯矩M_y1；

c、依据风力发电机组气动模型，风力发电机组实时运行的桨角β、功率、转速，建立风力发电机组实时运行的浆角和塔筒底部实时弯矩M_y2之间的关系，并获得塔筒底部的实时弯矩M_y2；

d、依据步骤b和步骤c两个不同方法得到的塔筒底部弯矩，令筒底部实时弯矩M_y1等于塔筒底部实时弯矩M_y2，建立风力发电机组塔筒底部弯矩M_y1和桨角β之间的关系；

e、依据载荷设计要求得到允许的期望弯矩依据步骤d建立风力发电机组塔筒底部实时弯矩M_y1和桨角β之间的关系，获得允许的最小浆角β^min的值，并与当前桨角对比，并取二者的最大值作为最终的桨角控制命令给风力发电机组控制系统以实现塔筒底部实时弯矩小于期望弯矩。

2.如权利要求1所述的一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法，其特征在于：在步骤e中，取期望的变桨角度和当前桨角的最小值作为最终目标桨角给到风力发电机组控制系统，从而实现塔筒底部实时弯矩控制，降低机组载荷。

3.如权利要求2所述的一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法，其特征在于：在步骤a中，采用欧拉-伯努力梁模型作为塔筒顶部倾角和塔筒底部弯矩之间的关系，即：

M_y1＝αEIH

其中，M_y1是塔筒底部弯矩，α为塔筒顶部倾角，EI是抗弯刚度，H是塔筒高度。

4.如权利要求3所述的一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法，其特征在于：在步骤c中，依据气动模型，风力发电机组实时运行的桨角、功率、转速，推算出塔筒底部的弯矩，从而获取风轮气动载荷，即：

其中，F_y2是气动推力，β是叶片桨角，ρ是空气密度，A是风轮扫风面积，U是来流风速，C_t(λ，β)是风轮气动推力系数，分别是叶尖速比λ和叶片桨角β的函数。

5.如权利要求4所述的一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法，其特征在于：定义叶尖速比，即为：

其中，Ω是风轮转速，R是风轮半径。

6.如权利要求5所述的一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法，其特征在于：推算出塔筒底部弯矩M_y1＝M_y2，即为：

7.如权利要求6所述的一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法，其特征在于：令塔筒底部弯矩M_y1等于塔筒底部弯矩M_y1＝M_y2，可获得：

8.如权利要求7所述的一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法，其特征在于：采用网格搜索法，获得λ的值，包括以下步骤：

S1、设λ的运行范围为[λ₁，λ₂]，再设求解计算精度要求为Δλ，收敛误差要求为ε_tol；

S2、将[λ₁，λ₂]划分为：

[λ₁ λ₁+Δλ λ₁+2×Δλ … λ₁+(n-1)×Δλ λ₂]；

S3、计算每个划分点λ₁+i×Δλ，i＝0，1，...n-1和λ₂的值，若

则λ^*＝λ₁+i×Δλ即为解。