[发明专利]一种风电机组极端条件下的极限载荷控制方法

说明书

本发明公开了一种风电机组极端条件下的极限载荷控制方法，包括以下步骤：采集某时刻发电机转矩信号、风轮转速信号和风向信号并计算风向信号的导数；降低风电机组中发电机转矩，记录仿真风电机组极限载荷，重复上述步骤，比较得出某时刻风向信号、风向信号导数、发电机转矩信号和风轮转速信号中最小风电机组极限载荷下发电机转矩变量；重复上述步骤，收集每个时刻风向信号、风向信号导数、发电机转矩信号和风轮转速信号中最小风电机组极限载荷下发电机转矩变量；当实际风电机组出现极端条件时，以风向信号、风向信号导数、发电机转矩信号和风轮转速信号确定发电机转矩变量，以发电机转矩变量降低发电机实际转矩。本发明能减少发电机组的极限载荷。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体属于一种风电机组极端条件下的极限载荷控制方法。

背景技术

风力发电机组是一个涉及空气动力学、工程力学、结构动力学、机械、电气、控制理论等多学科的复杂系统，在风机运行过程中，极端条件如在一个阵风周期内，风速上升ΔV、风向变化Δθ下，风机由于惯性较大以及结构动态响应等，易发生较大的叶片变形和极限载荷的发生。风电机组的载荷主要来源是气动载荷、重力载荷、惯性载荷，载荷的大小直接关系到机组的安全性和制造成本。风电机组的极限载荷一般发生在故障停机、极端风速等极端特殊条件下。设置合理的控制参数和控制逻辑，可有效降低机组的极限载荷，而极限载荷的降低可以有效的提高机组发电性能、提质增效和降低制造成本。

机组设计评估阶段，参考相关的风电设计标准，必须考虑在风电机组设计寿命期限内可能出现的所有极端条件和一般可能性，如极端阵风或极端湍流风、电网失电、变桨故障等可能发生的情况。极限载荷过大时，必须对风电机组的各子系统和零部件进行加强，才能保证零部件不发生失效或破坏，会限制机组的风轮直径和制造成本等。因此合理的设计和研究风电机组的故障条件下，特别是部分极端条件下的降载控制策略，有效降低机组的极限载荷，对风电机组的最优化选型和成本控制大有裨益。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种风电机组极端条件下的极限载荷控制方法，解决目前风电机组的极限载荷较大，限制机组的风轮直径和制造成本的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风电机组极端条件下的极限载荷控制方法，包括以下步骤：

采集某时刻发电机转矩信号、风轮转速信号和风向信号并计算风向信号的导数；接着降低风电机组中发电机的转矩，记录仿真风电机组的极限载荷，

重复上述步骤，比较得出某时刻风向信号、风向信号导数、发电机转矩信号和风轮转速信号中最小风电机组极限载荷下的发电机转矩变量；

依次重复上述步骤，收集每个时刻的风向信号、风向信号导数、发电机转矩信号和风轮转速信号中最小风电机组极限载荷下的发电机转矩变量；

当实际风电机组出现极端条件时，根据风向信号、风向信号导数、发电机转矩信号和风轮转速信号确定发电机转矩变量，根据发电机转矩变量降低发电机实际转矩，从而降低风电机组的极限载荷。

进一步的，根据风向信号、风向信号导数、发电机转矩信号和风轮转速信号确定发电机转矩变量需通过触发条件启动，所述触发条件包括在i时刻风向信号θ_x_i的导数且同时刻风速信号V_x_i的导数dV_x_i1.5、轴向机舱振动加速度a_cc0、风轮转速信号导数dΩ_x0、发电机转矩信号N_x导数dN_x0。

进一步的，轴向机舱振动加速度a_cc、风轮转速信号Ω_x和发电机转矩信号N_x的采集周期与风向信号θ_x和风速信号V_x的采集周期相同。