[发明专利]风力发电机组及其疲劳损伤的计算方法和设备

权利要求书

1.一种风力发电机组的疲劳损伤的计算方法，其特征在于，所述方法包括：

根据风力发电机组的叶根传感器感测到的载荷来计算叶根载荷，所述感测到的载荷包括x轴弯矩和y轴弯矩；

根据叶根载荷来计算轮毂中心载荷；

根据轮毂中心载荷来计算平面应力；

根据所述平面应力来计算疲劳损伤；其中，

每个叶片对应一个传感器坐标系、一个变桨坐标系和一个固定叶根坐标系，所述叶根传感器感测到的载荷包括传感器坐标系下的x轴弯矩和y轴弯矩，所述叶根载荷包括固定叶根坐标系下的x轴弯矩和y轴弯矩；

每个叶片对应一个临时轮毂中心坐标系，三个叶片对应一个固定轮毂中心坐标系，所述轮毂中心载荷包括固定轮毂中心坐标系下的x轴弯矩、x轴作用力、y轴弯矩、y轴作用力、z轴弯矩以及z轴作用力，

其中，所述固定叶根坐标系下的x轴弯矩和y轴弯矩根据所述传感器坐标系下的x轴弯矩和y轴弯矩来获得，

所述固定轮毂中心坐标系下的x轴弯矩、x轴作用力、y轴弯矩、和z轴弯矩根据所述固定叶根坐标系下的x轴弯矩、x轴作用力和y轴弯矩、y轴作用力来获得。

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述计算叶根载荷的步骤包括：

针对每个叶片，将对应的传感器坐标系下的x轴弯矩和y轴弯矩变换为对应的变桨坐标系下的x轴弯矩和y轴弯矩；

针对每个叶片，将对应的变桨坐标系下的x轴弯矩和y轴弯矩变换为对应的固定叶根坐标系下的x轴弯矩和y轴弯矩，

其中，与任意一个叶片对应的传感器坐标系、变桨坐标系和固定叶根坐标系三者的原点重合且位于对应叶片的叶根中心，三者的z轴重合，三者的x轴之间的位置关系根据所述叶根传感器相对于变桨初始位置的初始角度以及变桨角度来确定。

3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述计算轮毂中心载荷的步骤包括：

针对每个叶片，将对应的固定叶根坐标系下的x轴弯矩、x轴作用力和y轴弯矩、y轴作用力变换为对应的临时轮毂中心坐标系下的x轴弯矩、x轴作用力和y轴弯矩、y轴作用力以及z轴弯矩，其中，在固定叶根坐标系下，x轴作用力根据y轴弯矩来获得，y轴作用力根据x轴弯矩来获得，临时轮毂中心坐标系下的z轴弯矩根据固定叶根坐标系下的x轴弯矩以及叶片锥角来获得；

针对每个叶片，通过对对应的临时轮毂中心坐标系下的x轴弯矩、x轴作用力和y轴弯矩、y轴作用力以及z轴弯矩进行转化来分别获得所述固定轮毂中心坐标系下的x轴弯矩、x轴作用力、y轴弯矩、y轴作用力以及z轴弯矩；

基于所有叶片的重量与轮毂的重量之和来计算所述固定轮毂中心坐标系下的z轴总作用力;

其中，固定轮毂中心坐标系和与任意一个叶片对应的固定叶根坐标系两者的原点之间的位置关系根据轮毂中心与叶根中心之间的位置关系来确定，其中，固定叶根坐标系的z轴沿着叶片长度方向延伸，y轴与叶轮旋转轨迹相切，x轴垂直于z轴和y轴且满足右手螺旋准则，固定轮毂中心坐标系的z轴正方向垂直向上，x轴正方向指向机舱尾部，y轴垂直于x轴和z轴且满足右手螺旋准则；与所述任意一个叶片对应的临时轮毂中心坐标系和固定叶根坐标系两者的原点之间的位置关系根据轮毂中心与叶根中心之间的位置关系来确定，所述与所述任意一个叶片对应的临时轮毂中心坐标系和所述固定叶根坐标系的z轴之间的角度为叶片锥角，两者的x轴之间的位置关系根据所述固定轮毂中心坐标系的x轴与平行于与所述任意一个叶片对应的固定叶根坐标系的x轴的机舱延伸方向之间的位置关系来确定，所述固定轮毂中心坐标系的y轴与通过叶片旋转形成的曲面相切并且位于与z轴垂直的平面内。

4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述计算轮毂中心载荷的步骤还包括：

对所述固定轮毂中心坐标系下的y轴弯矩进行补偿，

其中，所述固定轮毂中心坐标系下的y轴的理论上的弯矩与通过对感测到的载荷的转换而得到的弯矩之间的差值服从正态分布，该正态分布的均值被用于进行所述补偿。