[发明专利]一种风机变桨电机选型参数获取方法、系统及选型方法

说明书

本发明涉及一种风机变桨电机选型参数获取方法、系统及选型方法，该方法为：计算所有运行工况下的叶片根部实时风载M_z、变桨轴承摩擦转矩M_f、叶片转动惯量J及叶片变桨角加速度ω；根据M_z、M_f、J及ω，计算各运行工况下叶片根部原始驱动转矩；根据叶片根部原始驱动转矩、整个变桨系统的减速比及传动效率，计算各个运行工况下的实时转矩值；根据实时转矩值得到风机变桨电机转矩的最大值；对正常发电工况下变桨电机的转矩和转速进行均方根处理，得到变桨电机机械特性曲线，根据变桨电机转矩的最大值及变桨电机机械特性曲线进行变浆电机选型。本发明简单可靠，并且与风机实际运行情况比较符合，结果可信度比较高，可以更加合理地进行风力发电机变桨电机的选型。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，涉及变桨系统设计领域，具体涉及一种风机变桨电机选型参数获取方法、系统及选型方法。

背景技术

目前，兆瓦级变桨型风力发电机在额定风速以上运行时，主要通过改变叶片的桨距角去调整风机叶片的受力情况，进而控制风力发电机的功率和转速在额定值附近。但是，由于自然界的风具有随机多变不稳定的特性，致使叶片上受到的风载不停变化，叶片的桨距角亦时刻在变化，而叶片桨距角的改变主要通过变桨电机驱动变桨减速装置去实现，这就导致作用在变桨电机轴上的转矩值也是在时刻变化。所以，对风力发电机变桨电机转矩参数的选取与其他稳定负载类型传动系统的电机转矩选择有很大的差别。

变桨电机的转矩参数(额定转矩和极限转矩)是电机一个重要技术参数，该参数若选取过大，则会使电机的利用率降低，造成一定的资源浪费，增加风机成本，不经济划算。若选取过小，则风机在变桨运行过程中，电机发热比较严重，大大缩短变桨电机的使用寿命。因此，根据风力发电机变桨电机实际受力情况，选择合适的变桨电机转矩参数对风力发电机的长期稳定运行十分重要。

现有技术中对变桨电机参数的计算有一定的研究，如参考文献《基于最大均方根的变桨电机额定转矩》(作者：李涛等)，其公开了一种变桨电机额定转矩的计算方法。该计算方法仅仅研究了变桨电机额定转矩的计算方法，并不涉及对变桨电机极限转矩的计算，并且该方法在选取变桨电机额定转矩时，仅仅简单的选择额定转矩最大值作为选择依据，并未考虑其对应的变桨电机的转速情况，该方法有一定的局限性；

发明内容

本发明提供了一种风机变桨电机选型参数获取方法、系统及选型方法，以解决现有的变浆电机选型参数单一、不全面，从而导致变浆电机选型不合适的问题。

为解决上述技术问题，本发明风机变桨电机选型参数获取方法包括：

1)利用仿真软件及风机模型计算所有运行工况下的叶片根部实时风载、变桨轴承摩擦转矩、叶片转动惯量及叶片变桨角加速度；

2)根据叶片根部实时风载、变桨轴承摩擦转矩、叶片转动惯量及叶片变桨角加速度，计算变桨电机各个运行工况下的叶片根部原始驱动转矩；

3)根据叶片根部原始驱动转矩、整个变桨系统的减速比及传动效率，计算变桨电机各个运行工况下的实时转矩值；

4)对变桨电机各个叶片的各个运行工况下的实时转矩值进行最大值统计分析，最终得到风机变桨电机转矩的最大值；

5)对正常发电工况下变桨电机的实时转矩值及其对应的实时转速进行均方根处理，得到变桨电机在正常发电工况下的转矩均方根值和转速均方根值对应关系，得到变桨电机机械特性曲线。

所述叶片根部原始驱动转矩M_p的计算公式为：

M_p＝M_z-M_f+J*ω

其中，M_z为叶片根部实时风载，M_f为变桨轴承摩擦转矩，J为叶片转动惯量，ω为叶片变桨角加速度。