[发明专利]变速恒频风力发电机在额定转速阶段的变桨控制方法

权利要求书

1.一种变速恒频风力发电机在额定转速阶段的变桨控制方法，其特征在于包括以下步骤：

A.求解风力发电机在不同桨距角下对应的Cp-λ曲线；

B.找出Cp-λ曲线族最大的外包络线Cp_max-λ及不同叶尖速比所对应的叶片桨距角；

C.在额定转速阶段，根据来流风速求解出风力发电机运行的叶尖速比；

D.根据叶尖速比调整叶片桨距角，使得风力发电机运行在Cp-λ曲线族的外包络线上。

2.根据权利要求1所述的变速恒频风力发电机在额定转速阶段的变桨控制方法，其特征在于所述的步骤C中，叶尖速比λ＝ΩR/U，其中：Ω为风轮转速，R为风轮半径，U为来流风速。

3.根据权利要求1所述的变速恒频风力发电机在额定转速阶段的变桨控制方法，其特征在于所述的步骤A的求解过程包括：

A1.诱导因子的求解，

(1)假设轴向诱导因子a和周向诱导因子b的初值，

(2)根据计算入流角，其中λ为叶尖速比，r为叶素距轮毂中心的距离，R为风轮半径，

(3)根据α＝φ-β-β₀计算叶素攻角，其中β为叶素扭角，β₀为叶片桨距角，

(4)根据求得的叶素攻角结合翼型气动数据得到叶素的升力系数C_l和阻力系数C_d，

(5)计算诱导因子a和b的新值

a＝g₁/(1+g1)，b＝g₂/(1-g₂)

g1=Nc2πrClcosφ+CDsinφ4Fsin2φ]]>

g2=Nc2πrClsinφ+CDcosφ4Fsinφcosφ]]>

F＝F_tF_h

Ft(r)=2πarcos[exp(-(N/2)(R-r)rsinφ)]]]>

Fh(r)=2πarcos[exp(-(N/2)(r-rhub)rsinφ)]]]>

其中r_hub为轮毂半径，N表示风力机叶片数目，

(6)比较新计算的a和b与上一次a和b的值，如果误差小于设定的误差值，则终止迭代，否则回到(2)，并继续迭代；

A2.获得叶素升阻力系数，

在求解出轴向诱导因子a和周向诱导因子b后，可根据以下两式求出叶素入流角及翼型对应攻角

φ=arctan(1-a)r(1+b)λR]]>

α＝φ-β-β₀

然后根据翼型攻角和对应气动数据得到叶素的升阻力系数C_l和C_d；

A3.风轮功率系数的求解，

根据下式求出风轮转矩

Q=∫0R12ρW2Nc(Clsinφ-Cdcosφ)rδr]]>

风轮功率和功率系数为：

P＝QΩ

Cp=PρU3πR2/2.]]>

4.根据权利要求1所述的变速恒频风力发电机在额定转速阶段的变桨控制方法，其特征在于所述的步骤D：

在额定转速阶段初期，逆向变桨，桨距角保持为负；

随着风速的增加，叶片顺向变桨，桨距角由负值向正值过渡；

在额定功率前，桨叶过渡至正的桨距角；

当额定风速继续增加时，叶片顺桨幅度增大。