[发明专利]一种海上漂浮式风电机组的波浪俯仰运动控制方法与系统

说明书

本发明公开了一种海上漂浮式风电机组的波浪俯仰运动控制方法与系统，包括：获得浮式基础平台有效俯仰倾角和机舱有效前后加速度；将浮式基础平台有效俯仰倾角和机舱有效前后加速度，通过微分运算和积分运算，输出第一附加变桨指令和第二附加变桨指令；将浮式基础平台有效俯仰倾角和机舱有效前后加速度，通过微分运算和积分运算，输出附加转速偏置；在机组正常发电状态下，将附加转速偏置与变桨控制器输入的发电机转速设定值进行叠加，将第一、二附加变桨指令与变桨控制器输出的变桨指令进行叠加，叠加后得到最终变桨指令传递到变桨系统执行，实现在风轮上产生抑制机组随波浪运动的推力，降低机组随波浪运动幅值。

技术领域

本发明涉及风电机组控制的技术领域，尤其是指一种海上漂浮式风电机组的波浪俯仰运动控制方法、系统、存储介质及计算设备。

背景技术

海上漂浮式风电机组是采用浮式基础平台使风机浮在水面上，并通过系泊系统连于海床。与单桩或导管架的固定式基础相比，漂浮式风电机组在风浪的作用下的运动响应更大。在全生命运行过程中，漂浮式风电机组受到风载荷、浪载荷及流载荷影响，产生的运动幅值、加速度及载荷幅值更大。其中，漂浮式风电机组受到波浪的冲击，机组整体随着波浪产生周期俯仰运动；如此，漂浮式风电机组的塔架疲劳载荷将显著增加。为了降低漂浮式风电机组的塔架疲劳载荷，需要针对漂浮式风电机组随波浪俯仰运动的特点，提出一种海上漂浮式风电机组的波浪俯仰运动控制方法与系统。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种海上漂浮式风电机组的波浪俯仰运动控制方法，对测量的浮式基础平台俯仰倾角和机舱前后加速度进行计算，得到附加变桨指令和附加转速偏置，调节风轮侧的推力来抑制漂浮式风电机组随波浪运动。

本发明的第二目的在于提供一种海上漂浮式风电机组的波浪俯仰运动控制系统。

本发明的第三目的在于提供一种存储介质。

本发明的第四目的在于提供一种计算设备。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种海上漂浮式风电机组的波浪俯仰运动控制方法，执行以下操作：

采集漂浮式风电机组的浮式基础平台俯仰倾角和机舱前后加速度并进行数据处理，以获得浮式基础平台有效俯仰倾角和机舱有效前后加速度；

将获得的浮式基础平台有效俯仰倾角和机舱有效前后加速度，通过微分运算和积分运算，输出两类附加变桨指令，即第一附加变桨指令和第二附加变桨指令；其中，所述第一附加变桨指令是与浮式基础平台俯仰倾角速度一致的附加变桨指令，所述第二附加变桨指令是与机舱前后速度一致的附加变桨指令；

将获得的浮式基础平台有效俯仰倾角和机舱有效前后加速度，通过微分运算和积分运算，输出附加转速偏置；

在漂浮式风电机组正常发电状态下，将输出的附加转速偏置与漂浮式风电机组的变桨控制器输入的发电机转速设定值进行叠加，将输出的两类附加变桨指令与变桨控制器输出的变桨指令进行叠加，叠加后得到最终变桨指令传递到漂浮式风电机组的变桨系统执行，实现在漂浮式风电机组的风轮上产生抑制漂浮式风电机组随波浪运动的推力，从而降低漂浮式风电机组随波浪运动幅值。

进一步，通过倾角传感器测量浮式基础平台俯仰倾角，所述倾角传感器安装在漂浮式风电机组的浮式基础平台上，所述倾角传感器能够实时测量浮式基础平台两个方向的倾角，即浮式基础平台俯仰倾角和浮式基础平台侧向倾角，所述浮式基础平台俯仰倾角直接反应了漂浮式风电机组在波浪作用下的运动，然而倾角传感器测量的俯仰倾角不能直接用于控制；

对于浮式基础平台上安装多个倾角传感器的情况，每个倾角传感器都测得浮式基础平台俯仰倾角，能够通过加权取平均的数据处理方式获得浮式基础平台平均俯仰倾角，浮式基础平台平均俯仰倾角的定义如下：