[发明专利]漂浮式双叶轮风电机组波浪扰动的前馈控制方法与系统

权利要求书

1.一种抑制漂浮式双叶轮风电机组波浪扰动的前馈控制方法，所述漂浮式双叶轮风电机组为两台风机通过Y形塔架共用一个浮台，Y形塔架的底部固定于浮台上，两台风机的叶轮旋转方向相反，以抵消两台风机的离心力；其特征在于：该方法是针对受波浪扰动的漂浮式双叶轮风电机组的任意大部件系统，并采用前馈控制技术进行补偿，具体操作为提前预知即将到达浮台的波浪信息，包括波浪的有效波高和周期信息，根据波浪的有效波高和周期信息，及时对由波浪引起的大部件系统运动进行补偿，即可有效抑制由此造成的机组转速、功率波动和大部件系统疲劳；其中，所述大部件系统有浮台、机舱、塔架、叶轮、传动链和系泊系统；

该方法是采用测波设备测得波浪的有效波高η和周期信息，而测波设备的最短探测距离L由以下公式确定：

式中，g为重力加速度，为波浪的最大周期，t_p为波浪冲击浮台时导致浮台产生最大波浪力的最短时间，π为圆周率；以上参数均能够通过模型计算得到静态参数；

该方法是根据以上公式计算得到的最短探测距离L来选择能够实现该探测距离的测波设备；确定好测波设备后，记录下测波设备每个测量周期测得的有效波高η和时间t，由于风机的变桨执行机构、变频器响应和滤波器均会造成时间延迟t_delay，则用于前馈控制的有效波高η还有t-t_delay时间才到达浮台，然后选择某一时刻的有效波高η作为前馈控制的输入，再采用前馈控制技术进行补偿。

2.根据权利要求1所述的一种抑制漂浮式双叶轮风电机组波浪扰动的前馈控制方法，其特征在于：采用前馈控制技术进行补偿，分为两部分：一部分是在额定风速以下风机尚未满载运行，其补偿量τ_ff叠加在扭矩控制器输出的扭矩给定值上；另一部分是额定风速以上风机满载运行，其补偿量θ’_ff经过积分得到θ_ff再叠加到变桨控制器输出的桨叶角度给定值上；而后再由机组的主控系统同时下发到两台风机的变频系统和变桨系统来执行动作。

3.根据权利要求2所述的一种抑制漂浮式双叶轮风电机组波浪扰动的前馈控制方法，其特征在于，补偿量τ_ff的数学表达式为：补偿量θ’_ff的数学表达式为：式中，k_ffq为补偿量τ_ff的比例增益，k_ffp为补偿量θ’_ff的比例增益，为受波浪扰动的大部件系统的输出量α对波浪的有效波高η的导数，为有效波高η对时间t的导数即随时间的变化速率；其中，有效波高η在进行以上公式计算前还要经过一阶低通滤波器和高通滤波器进行滤波处理。

4.根据权利要求3所述的一种抑制漂浮式双叶轮风电机组波浪扰动的前馈控制方法，其特征在于，受波浪扰动的大部件系统的输出量α根据静态波高-输出量曲线或对应表得到，该静态波高-输出量曲线或对应表是依据风机模型模拟提前得到的，所以当选择好某一时刻的有效波高η作为前馈控制的输入后，即可通过静态波高-输出量曲线或对应表得到该时刻下的受波浪扰动的大部件系统的输出量α。

5.根据权利要求3所述的一种抑制漂浮式双叶轮风电机组波浪扰动的前馈控制方法，其特征在于，所述一阶低通滤波器的传递函数为：所述高通滤波器的传递函数为：式中，T₁、T₂、T₃为滤波器时间常数，s为拉普拉斯算子。