[发明专利]一种风力发电机变桨控制方法

说明书

本发明涉及一种风力发电机变桨控制方法，其包括以下步骤：步骤1、获取风力发电机运行各类传感器信号；步骤2、利用风力发电机运行传感器信号进行计算，计算出风力发电机当前湍流强度TI_特征值，并将湍流强度TI_特征值转化为IEC湍流等级TL_IEC；步骤3、将湍流等级TL_IEC与当前所运行的变桨PID控制器设计湍流强度参数TL_Dgn进行比较，当TL_IEC>TL_Dgn，提高PID控制器敏感度；当TL_IEC<TL_Dgn，降低PID控制器敏感度，当TL_IEC＝TL_Dgn时，PID控制器参数不调整。本发明由于仅需获取获取风力发电机运行现有的各类传感器信号，通过对线性系统仿真观测得到风湍流指标TL_IEC,实现了无附加成本的湍流估计方案。实现对已有PID控制参数的动态调整，从而使得风力发电机组变桨系统能迅速响应载荷变化。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机变桨控制方法。

背景技术

由于市场竞争激烈，整机厂商为提高市场占有率急需降低风力发电机组塔架重量，使得传统风力发电机组塔架固有频率下降。加之在风电弃风问题持续恶化的背景下，低风速风场开发已逐渐成为市场主流。但是低风速风场的瞬时高湍流风对风力发电机设计与风力发电机安全带来新的挑战。

根据IEC61400规定，湍流强度(TI)是指10分钟内风速随机变化幅度大小，是10分钟风速的标准偏差与同期平均风速的比率。

产生湍流的原因主要有两方面，一是当气流流动时，由于地面粗糙度的影响，气流受到地面的摩擦而产生阻滞作用；二是由于空气密度差异和大气温度差异引起的气流垂直运动。通常湍流的发生是两者共同作用的结果。

环境湍流强度影响风机发电机发电能量的产生。对风机发电机而言在低风速下，高湍流会增加发电机的能量产生。但在接近风力发电机额定风速时及更大风速下，湍流强度上升导致发电性能下降。极端情况下阵风湍流会引发超速或其他故障引起发电机停机故障并带来高载荷损伤。

常见的湍流估计方法为利用各类传感器与天气预报的数据，如：

1.以风力发电机为中心，在其周围设置风速测量塔测量，得到全方向风速并估算其湍流；这种方式需要需要增加测风塔从而需要征地与基建；

2.利用高精度雷达或风速计进行风速测量并计算其湍流。但机舱上端风速将受到叶轮转动干扰从而导致计算准确性降低，同时高精度雷达和特殊传感器使用成本与维护成本较高；

3.利用短期天气预报和超短期天气预报数据推算湍流，天气预报方式也存在对各机位点推算不准确的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服以上缺陷，提供一种低成本、响应迅速的风力发电机变桨控制方法。

本发明的技术方案是，一种风力发电机变桨控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、获取风力发电机运行各类传感器信号,包括但不限于：来自加速度传感器的塔架前后摆动方向加速度Acc_NAC与来自叶片角度传感器的桨距角Theta和轮毂转速信号RotorSpeed；

步骤2、在截止为当前时间的观测窗中，基于线性化数学模型，利用风力发电机运行传感器信号进行计算，并利用TI_特征值关系表，计算出风力发电机当前湍流强度TI_特征值，并将湍流强度TI_特征值转化为IEC湍流等级TL_IEC；

所述TI_特征值关系表根数学模型推导获得，其具体方法为：