[发明专利]一种风电机组的独立变桨方法与独立变桨控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电机组的独立变桨方法与独立变桨控制装置。

背景技术

目前，大型风力发电机组的变桨控制技术普遍仍采用三个叶片同步变桨的控制技术，风轮在转动过程中，三个叶片的角度一致。但是，由于风速在垂直方向上的差异性，会造成风轮在不同方位上受力不均衡，风轮上的不均衡载荷会给变桨轴承、轮毂、塔筒、主轴承等关键部件造成较大的疲劳载荷，降低机组的使用寿命，而且还会增加风机整机成本。而独立变桨方法则会控制叶片在不同的方位有不同的变桨角度，使风轮在不同方位上受力均衡，从而降低叶片的疲劳载荷和整机成本，并在现有基础上延长风机机组的使用寿命。所以，随着风机功率和叶片长度进一步增加，独立变桨技术将会得到更广泛的应用。

但是，当前的独立变桨技术均需要在叶片根部安装叶片形变传感器，以检测叶根部位受力，这大大增加了风机成本，并且其控制比较复杂，测量数据易出现误差，不便于调试使用；另外，当前的独立变桨技术主要以叶根部位受力作为参考，这样会使风机频繁变桨，从而会降低变桨轴承，变桨电机等部件的使用寿命。由于以上技术的限制，目前独立变桨技术在风电领域仍未得到大规模应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电机组的独立变桨方法，用以解决当前的独立变桨方法控制复杂的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种风电机组的独立变桨方法，包括如下步骤：

1）测量风轮方位角；

2）通过风轮方位角计算各个风轮叶片方位角；

3）按照所述风轮叶片方位角与风速的关系设定由所述风轮叶片方位角计算风轮叶片独立变桨角度的公式，令风轮叶片独立变桨具有如下规律，在风轮叶片从位于风速最快位置至风速最慢位置的变化过程中对应设定风轮叶片独立变桨角度从预设较小值变化至预设较大值，在风轮叶片从位于风速最慢位置至最快位置的变化过程中对应设定风轮叶片独立变桨角度从预设较大值变化至预设较小值；

4）利用步骤3）设定的公式计算风轮叶片独立变桨角度，对风电机组叶片独立变桨。

上述步骤3）中所述的公式包括公式：β=β₁+β₂，β₁=k*sin(θ)，式中β₁为风轮叶片独立变桨角度变化值，β₂为预设独立变桨角度基值，β为风轮叶片独立变桨角度，θ为所述叶片方位角，k为增益系数，增益系数k通过对风机经过载荷计算选取。

风轮在转动过程中对所述风轮方位角进行可靠性校对，具体校验方法为：在风机主轴法兰端面附近主机架上安装一个接近感应开关，接近感应开关配套挡片安装于所述的法兰，风轮每转一周在固定位置触发所述接近感应开关，通过实验预先记录风轮处于所述固定位置的风轮方位角；正常运行时，在所述接近感应开关被触发瞬间，将此时测量的风轮方位角与所述预先记录的风轮方位角进行比较，若两者偏差在允许值以内，认为测量的风轮方位角准确。

上述的允许值为10°。

当风速高于设定限值时，启用独立变桨功能，当风速低于设定限值时，关闭独立变桨功能。

该风电机组独立变桨方法利用已有的用于检测风机主轴转速的增量式编码器测量所述的风轮方位角。

一种风电机组的独立变桨控制装置，包括：

1）测量风轮方位角的测量模块；

2）通过风轮方位角计算各个风轮叶片方位角的模块；

3）利用设定的风轮叶片独立变桨角度公式计算风轮叶片独立变桨角度的运算模块，所述公式设定方法为，按照所述风轮叶片方位角与风速的关系设定由所述风轮叶片方位角计算风轮叶片独立变桨角度的公式，令风轮叶片独立变桨具有如下规律，在风轮叶片从位于风速最快位置至风速最慢位置的变化过程中对应设定风轮叶片独立变桨角度从预设较小值变化至预设较大值，在风轮叶片从位于风速最慢位置至最快位置的变化过程中对应设定风轮叶片独立变桨角度从预设较大值变化至预设较小值。

该独立变桨控制装置还包括风轮在转动过程中对所述风轮方位角进行可靠性校对的校对模块。

本发明的有益效果是：可以在现有非独立变桨的风电机组机型上经过简单的改造即可实现独立变桨功能，不仅能够适当的降低风机叶片的疲劳载荷，延长机组的使用寿命，而且控制简单可靠，不需要额外增设过多硬件，成本较低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。