[发明专利]一种风力发电机组变桨系统控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机组变桨控制方法。

背景技术

变桨控制系统是风机控制系统中至关重要的一环，变桨系统一般由伺服电机、变桨控制柜、电池柜、变桨轴承及检测限位装置等组成。每个叶片都配备一套独立的变桨系统。风机运行期间，风机主控制系统通过给变桨控制系统发送控制指令，变桨控制系统通过调节叶片角度来实现最大的风能转换效率。

现有的变桨控制系统都是通过变桨控制系统接受主控系统下发的叶片位置指令进行变桨控制的，变桨控制系统在控制叶片进行角度变换控制过程中，都是以固定叶片工作位置为控制点进行叶片角度控制的，叶片在旋转过程中叶片角度都是固定在一定位置。这样的控制方法相对简单，也容易实现，是目前的主流变桨系统控制方法。

上述现有的变桨系统控制方法虽然简单，但是，存在着较大的问题。因为以固定叶片工作位置作为变桨控制点的方法，在轮毂旋转过程中，叶片的工作位置都保持在固定位置。正常的兆瓦级风机叶片高位置点和低位置点的高度差一般都在几十米，这样就使得叶片在旋转过程中在高位置点时和低位置点受力大小不一样。叶片在旋转过程中受力不一样，将会导致系统的动不平衡，并且会加剧轮毂及机舱的振动，同时对叶片、电机、齿圈、轴承等部件的使用寿命具有很大影响。

因此，如何设计一种风力发电机组变桨系统控制方法，以解决上述现有技术中所存在的问题，即为本领域技术人员的研究方向所在。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种风力发电机组变桨系统控制方法，以解决上述现有技术中所存在的问题。

为了到达上述目的，本发明提供一种风力发电机组变桨系统控制方法，其包括以下步骤：

步骤S1：通过风机主控系统获得叶片的统一变桨角度β；

步骤S2：通过模糊算法来计算各变桨叶片的调整桨距角Δβ；

步骤S3：叶片的统一变桨角度β加上各变桨叶片的调整桨距角Δβ，得到每个变桨叶片的变桨角度；

步骤S4：变桨执行机构根据变桨叶片的变桨角度驱动叶片变桨。

较佳的实施方式中，所述的步骤S1包括以下步骤：

步骤S11：在一风力发电机组上安装一转速传感器，该转速传感器用于检测发电机的转速w；

步骤S12：将该转速w与一参考转速w_ref相减得一转速偏差Δw；

步骤S13：通过PI控制，得到叶片的变桨角度β。

较佳的实施方式中，在步骤S2中，是根据高度对风速的影响来分析叶片的调整桨距角Δβ，高度对风速的影响关系，用下面的公式来表示：

vhv0=(hh0)n]]>

其中，v₀是风轮中心风速.h₀为等于机舱(轮毂)中心高度。v_h是高度为h处的风速；n是一常数，由大气稳定度和地面的粗糙度来决定。

较佳的实施方式中，所述变桨叶片所处的位置通过变桨叶片的方位角计算：取距离风机转轴r处长度为dr的叶片叶素的离地高度h_r，与桨叶方位角θ之间的关系为：

h_r＝h₀+r×sinθ。

较佳的实施方式中，所述变桨叶片上某点所受的风速大小由变桨叶片所处的位置获得：