[发明专利]一种串列式双风轮风电机组仿真的变桨环节等值方法及系统

说明书

本发明公开了一种串列式双风轮风电机组仿真的变桨环节等值方法及系统，该方法包括以下步骤：获取前、后风轮工况和运行指令，及实时桨距角目标指令值；获取测量得到的前、后风轮桨距角实时值；通过数学模型或实际运行曲线对应关系，计算桨距角实时值对应输出机械转矩；基于所述输出机械转矩、实时桨距角目标指令值和桨距角实时值，根据变延时环节模拟电动或液压执行机构的动作延时模型，计算前、后风轮原动机输入转矩；输出前、后风轮原动机输入转矩。该方法计算得到的原动机输入转矩可以模拟串列式双风轮风电机组运行过程中变桨系统对原动机输出转矩的影响，减少误差。

技术领域

本发明涉及风力机叶片设计领域，特别涉及一种串列式双风轮风电机组仿真的变桨环节等值方法及系统。

背景技术

变桨距控制是指风电机组随着风速的变化调节桨叶节距角，稳定发电机的输出功率。风力发电机组在起动前，桨叶处于顺桨状态，桨距角为90°。在风速大于切入风速时，桨叶向0°，方向转过一定角度，使桨叶产生攻角，叶轮开始进入工作状态。

当风速超过额定风速，而没有达到切出风速，在转速控制的基础上增加功率控制，调节桨距角，控制风力机对风能的吸收，使输出功率不超过额定值。此时风电机组处于恒转速、恒功率运行状态，风能的利用率会随着桨距角的增大而逐渐减小，风机的输出功率也相应减小，因此通过调节桨距角就能降低输出功率，使之维持在额定功率附近。

现有技术方案：

对于单风轮风电机组变桨系统的模拟仿真，通常采用的方法是建立基于风电机组原动机数学模型的控制模型，其中原动机数学模型中包含桨距角参量，控制模型生成的当前桨距角值输入到原动机数学模型中。

对于串列式双风轮风电机组，变桨系统的控制方式还没有相应的成熟方案，串列式双风轮风电机组仿真的变桨环节等值方法也属于空白领域。

现有技术方案的缺点：

1、现有技术方案只适用于单风轮风电机组，不适用于串列式双风轮风电机组。

2、现有技术方案依赖于风电机组原动机数学模型，数学模型与实际运行曲线的误差一般较大，其精确性较差。

发明内容

本发明针对串列式双风轮风电机组的统一变桨系统的仿真等值，提供了，用于模拟串列式双风轮风电机组运行过程中变桨系统对原动机输出转矩的影响，是风电机组精确仿真的重要技术环节。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种串列式双风轮风电机组仿真的变桨环节等值方法，包括以下步骤：

获取前、后风轮工况和运行指令，生成实时桨距角目标指令值；获取测量得到的前、后风轮桨距角实时值；

通过数学模型或实际运行曲线对应关系，计算桨距角实时值对应输出机械转矩；

基于所述输出机械转矩、实时桨距角目标指令值和桨距角实时值，根据变延时环节模拟电动或液压执行机构的动作延时模型，计算前、后风轮原动机输入转矩；

输出前、后风轮原动机输入转矩。

作为本发明的进一步改进，所述计算桨距角实时值对应输出机械转矩具体方法为：

Tm10＝T1(v,w1,β10)；

其中，v代表风机入流风速，w1代表前风轮当前转速，映射T1代表前风轮机械转矩函数关系。

作为本发明的进一步改进，所述变延时环节模拟电动或液压执行机构的动作延时模型为：

Tm1＝Tm10+[T1(v,w1,β1)-Tm10]·(1-e^-Ts1·t)