[发明专利]一种叶片根部力矩测量方法

权利要求书

1.一种叶片根部力矩测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集风力发电机转速(v_e)和风电场风速(v)，从而计算风轮转速(v_g)和叶尖速比(λ)；

采集风力发电机电磁转矩(T_e)，从而计算风轮的阻力矩(T_r)；

根据风轮转速(v_g)和风轮的阻力矩(T_r)，利用状态观测器计算风轮的旋转力矩(T_rot)；

根据所述风轮的旋转力矩(T_rot)计算风轮旋转力矩系数(C_M)，根据预存储的风轮旋转力矩系数、叶尖速比和风轮轴向推力系数的关系，得到风轮轴向推力系数(C_T)，根据所述风轮轴向推力系数(C_T)计算风对风轮的轴向推力矩(T)；

用所述风轮的旋转力矩(T_rot)和所述风对风轮的轴向推力矩(T)合成叶片根部力矩(T_root)；

所述状态观测器的计算公式为：

其中，z₁、z₂、z₃、z_1new、z_2new和z_3new为风轮运动状态的估计值，初次运行前z₁、z₂和z₃初始化为0，T₀为数据采集周期，ζ为风轮生产商提供的风轮的转动惯量，sign()为符号函数，T_rot为风轮的旋转力矩，e和η为变量；

所述风轮旋转力矩系数(C_M)的计算公式为：

其中，C_M为风轮旋转力矩系数，ρ为风电场空气密度，A是风轮平面面积，v为风电场风速；

所述风对风轮的轴向推力矩(T)计算公式为：

其中，T为风对风轮的轴向推力矩，C_T为风轮轴向推力系数。

2.根据权利要求1所述的叶片根部力矩测量方法，其特征在于，所述预存储的风轮旋转力矩系数、叶尖速比和风轮轴向推力系数的关系通过表或者图进行存储，通过查表或者查图的方式得到所述风轮轴向推力系数(C_T)。

3.根据权利要求1或2所述的叶片根部力矩测量方法，其特征在于，所述风轮转速(v_g)和叶尖速比(λ)的计算公式为：

其中，v_g为风轮转速，λ为叶尖速比，v_e为风力发电机转速，v为风电场风速，K为齿轮箱减速比，R为风轮平面半径。

4.根据权利要求3所述的叶片根部力矩测量方法，其特征在于，所述风轮的阻力矩(T_r)的计算公式为：

T_r＝T_eK

其中，T_r为风轮的阻力矩，T_e为风力发电机电磁转矩。

5.根据权利要求1所述的叶片根部力矩测量方法，其特征在于，所述叶片根部力矩(T_root)的计算公式为：

其中，T_root为叶片根部力矩，n为风轮叶片个数。