[发明专利]确定变速变桨风电机组叶片控制参数的方法及系统

说明书

技术领域

本申请涉及风力发电机组控制系统领域，特别涉及一种确定变速变桨风电机组叶片控制参数的方法及系统。

背景技术

随着技术的发展，人们对避免变速变桨风电机组叶片失效的要求越来越高。

现有的避免叶片失速的方法是通过提高机组额定转速、选用叶机组功率高的叶片以及选用更大容量机组叶片(即选用更长叶片)等方法来解决风电机组额定风速附近叶片失速的问题。这些方法虽然在一定程度上解决了高海拔地区风电机组额定风速附近叶片失速的问题，但这些方法并不适合解决高海拔地区之外的因素导致的叶片失速的问题，而且这些方法会带来风电机组载荷水平增加甚至影响部件设计选型的变化，其对于已运行的发生失速现象的风电机组避免失速并无改善。

因此，如何在不改变机组原设计的情况下避免叶片失速，提高机组运行稳定型及发电量是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种确定变速变桨风电机组叶片控制参数的方法及系统，解决了现有技术中并不适合解决高海拔地区之外的因素导致的叶片失速的问题，而且这些方法会带来风电机组载荷水平增加甚至影响部件设计选型的变化，其对于已运行的发生失速现象的风电机组避免失速并无改善的问题。

其具体方案如下：

本申请提供了一种确定变速变桨风电机组叶片控制参数的方法，该方法包括：

实时监测目标变速变桨风电机组的当前机组功率；

在不同桨距角情况下，确定目标变速变桨风电机组的风能利用系数与尖速比之间的曲线；确定不同桨距角对应的风能利用系数与尖速比曲线之间的交点，以及交点对应的当前空气密度下的机组功率值；

式中P为机组功率，ρ为空气密度，C_p为风能利用系数，β为桨距角，λ叶尖速比，ω为风轮转速，R为风轮半径；

当所述监测的当前机组功率满足机组功率设定值时，则按照预设方法，确定避免所述叶片失速情况下所述当前机组功率对应的最小桨距角；

当所述当前机组功率在两个所述机组功率设定值范围内时，利用插值的方法，确定避免所述叶片失速情况下所述当前机组功率对应的最小桨距角。

上述的方法，优选的，所述按照预设方法，确定避免所述叶片失速情况下所述当前机组功率对应的最小桨距角为：

在所述目标变速变桨风电机组的当前机组功率p＝pa_n或p＝pb_n时，避免叶片失速的最小桨距角为n度；

其中，pa_n和pb_n为n-1度和n度桨距角情况下对应的风能利用系数与尖速比曲线之间的交点所对应的当前空气密度下的机组功率值，n和n-1为所述叶片不同的桨距角。

上述的方法，优选的，利用插值的方法，确定避免所述叶片失速情况下所述当前机组功率对应的最小桨距角包括：

在所述目标变速变桨风电机组的当前机组功率处于pa_n≤p≤pa_n+1和pb_n≥p≥pb_n+1之间时，采用如下的插值方法来确定避免叶片失速的最小桨距角θ：

其中，pa_n和pb_n为n-1度和n度桨距角情况下对应的风能利用系数与尖速比曲线之间的交点所对应的当前空气密度下的机组功率值，pa_n+1和pb_n+1为n+1度和n度桨距角情况下对应的风能利用系数与尖速比曲线之间的交点所对应的当前空气密度下的机组功率值，n、n-1和n+1为所述叶片不同的桨距角。

本申请还提供了一种确定变速变桨风电机组叶片控制参数的系统，该系统包括：

监测单元，用于实时监测目标变速变桨风电机组的当前机组功率；

第一确定单元，用于在不同桨距角情况下，确定目标变速变桨风电机组的风能利用系数与尖速比之间的曲线；

第二确定单元，用于确定不同桨距角对应的风能利用系数与尖速比曲线之间的交点，以及交点对应的当前空气密度下的机组功率值；

第三确定单元，用于当所述监测的当前机组功率满足机组功率设定值时，则按照预设方法，确定避免所述叶片失速情况下所述当前机组功率对应的最小桨距角；

第四确定单元，用于当所述当前机组功率在两个所述机组功率设定值范围内时，利用插值的方法，确定避免所述叶片失速情况下所述当前机组功率对应的最小桨距角。