[发明专利]直驱永磁风力发电机组的独立变桨控制系统及方法

权利要求书

1.一种直驱永磁风力发电机组的独立变桨控制系统，包括：

控制器，被配置为：基于风力发电机组的叶轮的方位角对风力发电机组的三个叶片根部的y方向载荷进行park变换，计算出d轴方向和q轴方向的载荷分量；对d轴方向和q轴方向的载荷分量进行比例积分运算，得到d轴方向和q轴方向的桨距角；对d轴方向和q轴方向的桨距角进行逆park变换，得到变桨控制期望输出的叶轮转子不平衡桨距角的变桨速率；将叶轮转子不平衡桨距角的变桨速率分别与根据叶轮转速计算得到的统一变桨速率相加，得到风力发电机组需求的各个叶片的变桨速率，并产生与变桨速率对应的变桨速率命令；

驱动装置，根据从控制器接收的变桨速率命令来分别改变三个叶片的桨距角，以降低风力发电机组的疲劳载荷，并实现在额定风速以上时风力发电机组的恒功率稳定运行。

2.根据权利要求1所述的独立变桨控制系统，其中，驱动装置包括：

三个变桨轴承，安装在风力发电机组的叶轮上；

三个齿形带，分别安装在三个变桨轴承上；

三个变桨电机，所述三个变桨电机的驱动轴分别连接到三个齿形带，

其中，变桨电机从控制器接收针对三个叶片的变桨速率命令，根据变桨速率命令驱动齿形带运动，齿形带驱动变桨轴承以分别改变三个叶片的桨距角，从而实现在额定风速以上时风力发电机组的恒功率稳定运行。

3.根据权利要求1所述的独立变桨控制系统，其中，通过安装在三个叶片根部的载荷传感器检测三个叶片根部的y方向载荷。

4.根据权利要求1所述的独立变桨控制系统，其中，通过安装在风力发电机组的滑环内的旋转编码器检测叶轮的方位角。

5.根据权利要求1所述的独立变桨控制系统，其中，d轴方向和q轴方向是根据三个叶片所在的空间位置以park变换为基础所形成的空间矢量方向，q轴方向与d轴方向垂直。

6.一种直驱永磁风力发电机组的独立变桨控制方法，包括：

基于风力发电机组的叶轮的方位角对风力发电机组的三个叶片根部的y方向载荷进行park变换；

计算出d轴方向和q轴方向的载荷分量；

对d轴方向和q轴方向的载荷分量进行比例积分运算，得到d轴方向和q轴方向的桨距角；

对d轴方向和q轴方向的桨距角进行逆park变换，得到变桨控制期望输出的叶轮转子不平衡桨距角的变桨速率；

将叶轮转子不平衡桨距角的变桨速率分别与根据叶轮转速计算得到的统一变桨速率相加，得到风力发电机组需求的各个叶片的变桨速率，并产生与变桨速率对应的变桨速率命令；

根据变桨速率命令来分别改变三个叶片的桨距角，以降低风力发电机组的疲劳载荷，并实现在额定风速以上时风力发电机组的恒功率稳定运行。

7.根据权利要求6所述的独立变桨控制方法，其中，风力发电机组包括驱动装置，所述驱动装置包括：

三个变桨轴承，安装在风力发电机组的叶轮上；

三个齿形带，分别安装在三个变桨轴承上；

三个变桨电机，所述三个变桨电机的驱动轴分别连接到三个齿形带，

其中，变桨电机根据变桨速率命令驱动齿形带运动，齿形带驱动变桨轴承以分别改变三个叶片的桨距角，从而实现在额定风速以上时风力发电机组的恒功率稳定运行。

8.根据权利要求6所述的独立变桨控制方法，其中，通过安装在三个叶片根部的载荷传感器检测三个叶片根部的y方向载荷。

9.根据权利要求6所述的独立变桨控制方法，其中，通过安装在风力发电机组的滑环内的旋转编码器检测叶轮的方位角。

10.根据权利要求6所述的独立变桨控制方法，其中，d轴方向和q轴方向是根据三个叶片所在的空间位置以park变换为基础所形成的空间矢量方向，q轴方向与d轴方向垂直。