[发明专利]一种风力发电机组偏航超限IPC变速率停机方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机组偏航超限IPC变速率停机方法，是在常规控制策略的基础上，增加了风轮方位角的偏航超限独立变桨控制IPC变速率顺桨的降载控制模块：当机组进入停机逻辑，首先判别机组触发的故障类型是否是偏航超限停机警报，如果不是则采用对应的停机逻辑动作，如果是则采用IPC变速率停机；通过传感器实时测量风机叶轮的方位角；机组叶片采用基于方位角的IPC变速率顺桨逻辑进行变桨，桨距角逐渐增大，当3个叶片桨距角都增大到60°以上时，采用统一变桨控制CPC进行顺桨，直至3个叶片桨距角都达到最大桨距角时，完成顺桨停机动作。本发明可以减小不平衡推力引入的倾覆弯矩，有效实现了风力发电机组在特殊工况下的载荷优化控制。

技术领域

本发明涉及风力发电的技术领域，尤其是指一种风力发电机组偏航超限IPC变速率停机方法。

背景技术

业内习知，随着风力发电技术的发展以及市场的需求，风力发电机组容量越来越大，叶片越来越长，而风机常常运行在相对较为恶劣的外部环境中，这就造成机组载荷越来越大，对机组的运行构成很大的安全隐患，给业主的经济效益带来负面影响。

当风速急剧增加(10s内增加15m/s)且风向突变，对应工况为dlc1.4(IEC-3rd)，风力发电机组承受的载荷很大，针对这一问题，目前出现了很多解决方案，其中常见的有以下两种方案：

一、加强机组部件来提高机组安全性能；

二、优化控制策略，进行机组降载控制。

通过加强机组部件来提高机组安全性能，即增加机组部件的尺寸或换用性能更好的材料，这势必会增加机组重量和成本，从而造成风力发电机组度电成本的增加，降低了竞争力。所以方案二是目前该领域常用方法和研究热点。目前采用的通过减小停机过程中桨叶的变桨速率来降低载荷，此方法在小容量、短叶片机组上是有效的，但对于目前市场需求的大容量长叶片机组却达不到预期的效果，因此现急需一种有效降低此极端风况下大容量长叶片风力发电机组载荷的方案。

针对目前特定极端风况下大容量长叶片机组存在的载荷偏大的问题，本发明提供了一种有效解决载荷偏大问题的方案。

首先，我们分析了在出现大偏航角状态下，叶片在不同方位角的受力情况：

1、当叶片在0°方位角(叶片位于垂直正上方)时，如图1所示，此时攻角为负，而且偏航误差越大，桨叶变桨角度越大，负攻角越大，此时叶片承受大的反向推力；

2、当叶片在180°方位角(叶片位于垂直正下方)时，如图2所示，此时攻角为正，叶片承受正向推力，而由于风速突然增加，造成叶片承受正向载荷大。

很明显，叶片在上下方位角下受力不均，造成气动不平衡，导致机组承受巨大倾覆弯矩。

发明内容

本发明针对目前风力发电机组在DLC1.4(IEC-3rd)载荷过大的问题，提出了一种可靠的风力发电机组偏航超限IPC变速率停机方法，通过减小气动不平衡，从根本上减小了载荷，根据叶片不同方位角来增加或减小桨距角，减小叶片受力不平衡，从而减小载荷，即在0度方位角，减小变桨角，增大攻角，减小反向推力，而在180度方位角，增大变桨角，减小攻角，减小正向推力，从而减小不平衡推力引入的倾覆弯矩，有效地实现了风力发电机组在特殊工况下的载荷优化控制。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风力发电机组偏航超限IPC变速率停机方法，该方法是在常规控制策略的基础上，增加了风轮方位角的偏航超限独立变桨控制IPC变速率顺桨的降载控制模块：当机组进入停机逻辑，首先判别机组触发的故障类型是否是偏航超限停机警报，如果不是则采用对应的停机逻辑动作，如果是则采用IPC变速率停机；通过传感器实时测量风机叶轮的方位角；机组叶片采用基于方位角的IPC变速率顺桨逻辑进行变桨，桨距角逐渐增大，当3个叶片桨距角都增大到60°以上时，采用统一变桨控制CPC进行顺桨，直至3个叶片桨距角都达到最大桨距角时，完成顺桨停机动作。