[发明专利]基于变桨系统失效状况的偏航控制方法、控制器及系统

说明书

本申请涉及风力发电技术领域，公开了一种基于变桨系统失效状况的偏航控制方法、控制器及系统，包括：获取风力发电机的三个叶片在预设时间内同时顺桨的结果信息；若三个叶片在预设时间内同时顺桨失败，则获取轮毂转速；若轮毂转速达到需要偏航卸载的阈值，则获取当前风速；若当前风速达到带压被动偏航的阈值，则松开偏航电机尾部刹车，进行液压制动刹车高压抱闸；在风力作用下机头进入被动偏航的控制进程；若机头与风向的夹角逐渐落入夹角阈值范围内且轮毂转速落入转速阈值范围内时，则退出被动偏航控制进程，进入主动偏航控制进程，本申请具有在出现风力发电机超速问题时，减少主动偏航的耗时，有效降低机组飞车的风险的效果。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种基于变桨系统失效状况的偏航控制方法、控制器及系统。

背景技术

风力发电机运行过程中出现变桨失效的情况，往往伴随着叶轮超速与三个桨叶不平衡现象。尤其机组在大风情况下出现叶轮超速与三个桨叶不平衡问题时，由于超速与桨叶不平衡问题会对偏航传动链造成冲击极限载荷，严重情况会损坏偏航减速机或者偏航电机轴承打齿。

为了防止产生风力发电机超速问题，一般会采取主动偏航测风90度，从而降低机组转速，避免出现重大事故；但是对于单个叶片变桨失效时，机组超速时间很短，超速和不平衡造成偏航传动链的冲击极限载荷作用时间也很短，此时，偏航传动链机械结构只能被动承受这种极限载荷。对于两个叶片以上变桨失效情况，超速时间较长，由于机组的主动偏航速度低，按行业内平均偏航速度0.5度/s，侧风90度需要180s；同时由于此时的偏航极限载荷过大，主动偏航容易造成偏航电机过载保护，造成主动偏航侧风失败。

针对上述相关技术，发明人认为在出现风力发电机超速问题时，耗时较长，主动偏航侧风可能无法有效避免机组飞车。

发明内容

为了在出现风力发电机超速问题时，减少主动偏航的耗时，有效降低机组飞车的风险，本申请提供一种基于变桨系统失效状况的偏航控制方法、控制器及系统。

第一方面，本申请提供的一种基于变桨系统失效状况的偏航控制方法，采用如下的技术方案：

一种基于变桨系统失效状况的偏航控制方法，包括：

获取风力发电机的三个叶片在预设时间内同时顺桨的结果信息；

基于结果信息，若三个叶片在预设时间内同时顺桨失败，则获取轮毂转速；

若轮毂转速达到需要偏航卸载的阈值，则获取当前风速；

若当前风速达到带压被动偏航的阈值，则松开偏航电机尾部刹车，进行液压制动刹车高压抱闸；在风力作用下机头进入被动偏航的控制进程；

基于机头进入被动偏航的控制进程，获取机头与风向的夹角及轮毂转速；

若机头与风向的夹角逐渐落入夹角阈值范围内且轮毂转速落入转速阈值范围内时，则退出被动偏航控制进程，进入保持机头与风向的夹角位于夹角阈值范围内的主动偏航控制进程。

通过采用上述技术方案，在遇到大风情况时，直接通过主动偏航不能解决无法顺利顺桨的问题，当轮毂转速达到需要偏航卸载时，需要判断风速是否达到风速阈值，在风速达到需要带压被动偏航的阈值时，进入带压被动偏航的进程，通过大风对叶轮施加的的陀螺力矩，机头将被动快速地偏航以减小叶轮吸收的风能，同时偏航电机尾部制动器的松开可以消除偏航电机轴承Mz方向的冲击载荷，保护偏航传动链；当机头偏航至轮毂转速降低到转速阈值范围时，保持机头与风向的安全夹角，此时大风对叶轮的动态载荷最小，停止被动偏航，进入保持机头与风向安全夹角的主动偏航控制，起到风机的紧急保护作用。在此情况下的被动偏航控制策略可以避免叶片不平衡与超速带来的极限载荷对偏航传动链的冲击过大，同时也可以快速被动偏航侧风降低叶轮转速，进一步的主动偏航可以降低机组飞车风险。

可选的，获取风力发电机的三个叶片在预设时间内同时顺桨的结果信息的步骤之前包括：

分别获取风力发电机的三个叶片与轮毂平面的实时夹角α1、α2和α3；