[发明专利]一种大型风力发电机组独立变桨控制优化方法

说明书

一种大型风力发电机组独立变桨控制优化方法，包括以下步骤：1)判断机组是否出现停机故障；2)如果风较小，大型风电机组独立变桨控制功能未开启，采用协同变桨控制方法，三桨叶以固定速率顺桨到90°；3)如果风较大，风电机组处于独立变桨控制模式，当接到停机命令，协同变桨控制环输出期望桨距角β_c；4)偏差控制环根据风电机组发电机转速来判断控制模式；5)如发电机转速大于并网转速，偏差变桨控制环保持正常输出；6)否则偏差变桨控制环逐渐退出，通过限幅环来实现；7)协同变桨控制和偏差变桨控制同时都开启；8)如果三桨叶都变桨到90°，停机结束。本发明可以实现整个停机过程都降低机组不均衡载荷。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是一种风力发电机组独立变桨的控制方法。

背景技术

风力发电机组运行过程中，因为风剪切、湍流、塔影效应、偏航偏差等因素的存在，会造成风轮扫风面内的风速分布不均匀，以至于引起叶轮承受较大不均衡载荷，且风轮直径越大，整个风轮扫风面受力的不均衡度就越强，叶轮上不均衡载荷也就越明显。叶轮上的不均衡载荷会给变桨轴承、轮毂、主轴、偏航轴承、塔架等风机关键部件造成很大疲劳载荷。为了减小叶轮的不均衡载荷，专利文献(ZL200910100064.8)提出一种大型风电机组独立变桨控制方法，在传统的协同变桨控制环基础上，增加一个用于减小叶轮不均衡载荷的偏差变桨控制环，取得了良好的控制效果。

大型风电机组采用协同变桨控制技术，在运行过程中如果出现停机故障，风电机组三个桨叶会以固定变桨速率顺桨到90度位置，因为三个桨叶始终得到是相同位置控制指令，因此整个停机过程三个桨叶的位置是始终相同(如图1所示)。但是大型风电机组采用独立变桨控制技术后，为了减小叶轮不均衡载荷，三个桨叶得到位置控制指令存在偏差分量，因此，风电机组在运行过程，三个桨叶的位置是不相同，如果机组出现停机故障，最常规停机控制方法，就是像采用传统协同变桨控制停机模式，三个桨叶以固定相同速率顺桨到90度，由于三个桨叶发生停机故障时刻处在不同位置，因此三个桨叶位置在停机过程始终存偏差，如图2所示，这种停机顺桨控制方法会给风电机组造成较大不平衡载荷。

为了解决这个问题，专利文献EP2290232，提出一种风电机组采用独立变桨控制技术停机顺桨控制方法，如图3所示，专利文献(201380032479.0)，停机策略如图4所示，这几种停机顺桨控制方法思路是：当大型风电机组采用独立变桨控制技术，出现停机故障时，三个位置初始位置存在偏差的桨叶，先以某一种控制方式将三个桨叶快速变桨到某一个基准桨叶的位置，然后在采用协同变桨控制停机模式，以固定速率顺桨到90°。这种停机控制方式，相比图2采用的停机控制方式，可以较好抑制停机故障出现时刻的不均衡载荷峰值，但是整个停机过程，大部分时间都是采用协同变桨停机控制模式，还是会给机组造成较大不均衡载荷，影响机组寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用独立变桨的大型风电机组停机过程优化控制方法，在整个停机过程独立变桨控制始终开启，可以实现整个停机过程都降低机组不均衡载荷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大型风力发电机组独立变桨控制优化方法，包括以下步骤：

1)判断机组是否出现停机故障，如果是，进入步骤2)；

2)如果当前风速小于预设风速阈值，大型风电机组独立变桨控制功能未开启，即偏差变桨控制限幅环的限幅极值c＝0，三个桨叶以一定速率顺桨到90°，协同变桨控制输出期望桨距角β_c按以下公式计算：

β_c＝β_c0+at

式中：β_c0为停机发生时刻的协同变桨输出期望桨距角；a停机变桨速率；t为停机触发后经历时间；

三桨叶的桨距角期望值为：