[发明专利]深海悬浮式风力发电机组的主动平衡控制系统

权利要求书

1.一种深海悬浮式风力发电机组的主动平衡控制系统，包括风机(1)、塔架(2)、悬浮平台(3)、斜拉钢缆(6)以及控制风机(1)工作的风机中心控制器，所述风机(1)安装在塔架(2)上，塔架(2)树立在悬浮平台(3)上，悬浮平台(3)通过斜拉钢缆(6)连接在混凝土墩(7)上，其特征在于：所述悬浮平台(3)上还设置有监测悬浮平台(3)倾斜角度的传感器(4)、集成在风机中心控制器中的实时平衡控制模块和螺旋桨(5)，传感器(4)实时监测悬浮平台(3)倾斜角度信号，实时平衡控制模块接收倾斜角度信号，经过分析计算控制螺旋桨(5)工作维持风机(1)保持平衡。

2.根据权利要求1所述的深海悬浮式风力发电机组的主动平衡控制系统，其特征在于：所述风机(1)、塔架(2)、悬浮平台(3)、斜拉钢索(6)及混凝土墩(7)组成整体的重心位于水面以下。

3.根据权利要求1所述的深海悬浮式风力发电机组的主动平衡控制系统，其特征在于：所述风机中心控制器通过蓄电池供电，风机(1)正常工作时，通过转换器给蓄电池充电，以保证其能够正常提供控制器所需电能。

4.根据权利要求1所述的深海悬浮式风力发电机组的主动平衡控制系统，其特征在于：所述悬浮平台(3)下装有对称的三个螺旋桨(5)。

5.根据权利要求1所述的深海悬浮式风力发电机组的主动平衡控制系统，其特征在于螺旋桨控制计算方法如下：

三个螺旋桨(5)分别标记为A、B、C，在X轴螺旋桨A附近安装传感器(4)，风机(1)倾斜时，传感器(4)测得X轴剖面倾斜角度为α，Y轴剖面倾斜角度为β；

中心控制器接受的信号为：

θ_o＝(α，β)^T

螺旋桨机构状态方程为：N＝(n_A，n_B，n_C)^T

其中，n_A、n_B、n_C可为正，可为负，分别表示螺旋桨A、B、C的转速，当为负时，代表螺旋桨(5)反转，当为正时，代表螺旋桨(5)正转，螺旋桨(5)转速方向不同，推力方向相反；

海上风浪较小时，风机状态近似为平衡状态，此时中心控制器接收的信号为：

θ_o＝(η，ξ)^T

其中，η，ξ代表悬浮平台(3)在X轴，Y轴倾斜的较小角度；

可以得出初始螺旋桨(5)转速：

N₀＝(0，0，0)^T，N₀＝f(θ_o)

风电机组倾斜时，传感器(4)感应倾斜角度，此时中心控制器接收的信号为：

θ＝(α，β)^T

其中α为X轴剖面倾斜角度，β为Y轴剖面倾斜角度；

可分析计算得出为保持平衡此时螺旋桨(5)应有的转速：

N＝(n_A，n_B，n_C)^T，N＝f(θ)。