[发明专利]基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法

说明书

本发明提供一种基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法，该方法包括：获取待测量机舱的主轴载荷测量量；将机舱的主轴载荷测量采用机舱坐标变换，转化为鲁棒独立变桨控制器的有效输入；确立风电机组气动不平衡的乘积摄动模型；计算鲁棒独立变桨控制器；采用机舱坐标逆变换得到风电机组控制系统的输入桨距角。本发明采用基于机舱的弯矩测量量作为控制器的反馈输入，解决在旋转部件中安装传感器的问题，使控制柜和传感器都位于机舱内部；所提出控制策略仍在Coleman变换的基础上进行，仅使用一个控制器完成气动不平衡控制；采用多输入多输出和强鲁棒性的鲁棒独立变桨控制策略，解决了传统控制器的不完全解耦和系统非线性问题。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法。

背景技术

受风电机组制造精度及安装水平的制约，叶片初始安装角度及质量分布不均会导致各叶片之间不平衡，塔顶的载荷波动增大，各叶片的挥舞载荷出现明显差异，这不仅会降低风电机组的性能，还会增大机组疲劳载荷增加发电成本。

传统的风电机组独立变桨设计的前提是三叶片完成对称，特性完全相同难以消除叶轮不平衡载荷。

针对上述问题，有必要提出一种设计合理且有效解决上述问题的基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法。

本发明提供一种基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法，所述方法包括：

获取待测量机舱的主轴载荷测量量；

将所述机舱的主轴载荷测量采用机舱坐标变换，转化为鲁棒独立变桨控制器的有效输入；

确立所述风电机组气动不平衡的乘积摄动模型；

计算所述鲁棒独立变桨控制器；

采用机舱坐标逆变换，得到所述风电机组控制系统的输入桨距角。

可选的，所述将所述机舱的主轴载荷测量采用机舱坐标变换，转化为鲁棒独立变桨控制器的有效输入，包括：

所述机舱的主轴载荷测量包括所述机舱主轴y方向的弯矩M_y和z方向的弯矩M_z，

所述坐标变换的变换方程为：

其中，为风轮方位角，M_y2为经坐标变换得到弯矩，M_y3为经坐标变换得到弯矩。

可选的，所述确立所述风电机组气动不平衡的乘积摄动模型，包括：

采用输入乘积摄动模型将机组模型的不确定性表示为线性确定模型和乘积摄动因子的组合；

将所述机舱主轴y方向的弯矩和M_y和所述机舱主轴z方向的弯矩M_z中的谐波分量视为机组载荷模型的不确定性部分，得到固定坐标系中倾覆力矩、偏航力矩和桨距角的输入乘积摄动模型，其中，所述乘积摄动模型中，实际控制对象为：

其中，

为实际控制对象，P为标称控制对象(状态空间模型)，Δ(s)为尺度因子，W(s)为权因子。

可选的，所述尺度因子Δ(s)的结构为：

所述权因子W(s)的结构为：