[发明专利]一种基于激光雷达的柔性塔筒共振穿越控制方法及装置

说明书

本发明涉及新能源风力发电机组技术领域，具体提供了一种基于激光雷达的柔性塔筒共振穿越控制方法及装置，旨在解决由于柔性塔筒的自振频率低于转子额定转动频率，在机组正常运行时产生共振的技术问题，包括：将采集到的柔性塔筒的叶轮前方预设距离轮毂高度处的风速作为训练好的BP神经网络模型的输入，获取训练好的BP神经网络模型输出的柔性塔筒的叶轮前方轮毂高度处的预测风速；根据所述柔性塔筒的叶轮前方轮毂高度处的预测风速和预设发电机转矩限值调节风电机组的转速；该方案为控制器提供了制动时间，使机组准确快速地穿过共振区，又避免由于风速湍流大而造成的来回穿越频繁，增加机组疲劳损伤。

技术领域

本发明涉及新能源风力发电机组技术领域，具体涉及一种基于激光雷达的柔性塔筒共振穿越控制方法及装置。

背景技术

近年来，随着新能源的大力发展，国内陆上前三类风能资源区已基本开发殆尽，山林等地貌的低风速四类风能资源区将成为我国陆上风电开发的重点区域。由于此类风资源区存在低风速、湍流大、风切变高、风向变化大等特点，因此采用高塔筒风电机组以提升此类区域风能利用率，有效增加发电量。

为保证塔筒的刚度，传统塔筒在高于100米后重量会成指数增加，塔筒成本增高，经济性降低。而柔性塔筒以其“轻盈”体型的优点备受高塔筒风电机组青睐。传统塔筒设计为软-硬塔，其一阶固有频率介于机组的叶轮转频1P和3P之间，而柔性塔筒一阶固有频率小于1P(叶轮额定转速下的1阶频率称为1P，3阶频率成为3p)。传统塔筒的叶轮的转动频率和塔筒的固有频率有一定的间隔，并不会引起结构共振，然而由于柔性塔筒的自振频率会低于转子额定转动频率，在机组正常运行时将产生共振。

柔性塔筒的共振会使得塔筒承受很大的能量，塔筒晃动剧烈，位移明显，载荷急剧增加，严重影响了塔筒的使用安全。

发明内容

为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决由于柔性塔筒的自振频率低于转子额定转动频率，在机组正常运行时产生共振的技术问题的基于激光雷达的柔性塔筒共振穿越控制方法及装置。

第一方面，提供一种基于激光雷达的柔性塔筒共振穿越控制方法，所述基于激光雷达的柔性塔筒共振穿越控制方法包括：

将采集到的柔性塔筒的叶轮前方预设距离轮毂高度处的风速作为训练好的BP神经网络模型的输入，获取训练好的BP神经网络模型输出的柔性塔筒的叶轮前方轮毂高度处的预测风速；

根据所述柔性塔筒的叶轮前方轮毂高度处的预测风速和预设发电机转矩限值调节风电机组的转速。

优选的，所述训练好的BP神经网络模型的获取过程包括：

以预先采集的柔性塔筒的叶轮前方预设距离轮毂高度处的风速数据作为初始BP神经网络模型的输入层训练样本，以所述风速数据对应的柔性塔筒的叶轮前方轮毂高度处的实际风速数据作为初始BP神经网络模型的输出层训练样本对所述初始BP神经网络模型进行训练，获取所述训练好的BP神经网络模型。

优选的，所述根据所述柔性塔筒的叶轮前方轮毂高度处的预测风速和预设发电机转矩限值调节风电机组的转速，包括：

当所述柔性塔筒的叶轮前方轮毂高度处的预测风速上升至WS₁时，调节所述柔性塔筒的发电机转速维持在ω₁；

当所述柔性塔筒的叶轮前方轮毂高度处的预测风速由WS₁上升至WS₂且所述柔性塔筒的发电机转矩高于T₂，停止调节所述柔性塔筒的发电机转速，当所述柔性塔筒的发电机转速上升至ω₂时，调节所述柔性塔筒的发电机转速维持在ω₂，当所述柔性塔筒的发电机转矩再次高于T₂时，以最大功率追踪控制方式节所述柔性塔筒的发电机转速；