[发明专利]变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法

摘要

一种变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法，包括协同变桨控制过程：检测发电机输出的功率P_g，与参考功率P_tate相减得出功率偏差ΔP，经PI控制器，得出协同变桨控制期望输出的协同节距角β_c；还包括偏差变桨控制过程：1)检测三桨叶片根部的y方向载荷(M_y1，M_y2，M_y3)、z方向载荷(M_z1，M_z2，M_z3)和叶轮方位角θ，将y方向载荷、z方向载荷分别经Park变换为载荷分量(M_d，M_q，M_tilt，M_yaw)；2)再经PI控制器输出节距角3)节距角经变桨速率限制，输出节距角(β_d，β_q)；4)节距角(β_d，β_q，β_tilt，β_yaw)经Park逆变换，得出偏差节距角和风轮转子不平衡节距角；再叠加得出三个叶片期望输出的节距角，本发明能有效降低机组的疲劳载荷。

主权项

1.一种变速变桨风力发电机组独立变桨控制方法，包括协同变桨控制过程，所述协同变桨控制过程为：检测出发电机的输出功率P_g，与参考额定功率P_rate相减得出功率偏差ΔP，按照如下拉普拉斯关系得出协同变桨期望输出的协同节距角β_c，其中：K_p为PI控制器的比例系数，K_i为PI控制器积分系数，F_k为PI控制器增益系数，其特征在于：所述独立变桨控制方法还包括偏差变桨控制过程，所述偏差变桨控制过程包括：1)、检测出三桨叶片根部的y方向载荷(M_y1，M_y2，M_y3)、z方向载荷(M_z1，M_z2，M_z3)和叶轮方位角θ，并一起传给主控制器；主控制器将三桨叶片根部的y方向载荷(M_y1，M_y2，M_y3)经Park变换，变换为倾翻载荷分量M_d和偏航载荷分量M_q；将z方向载荷(M_z1，M_z2，M_z3)经Park变换，变换为倾翻载荷分量M_tilt和偏航载荷分量M_yaw；2)、将倾翻载荷分量M_d和偏航载荷分量M_q分别代入如下的拉普拉斯关系式：βdunlimMd=Kpd+Kids]]>βqunlimMq=Kpq+Kiqs]]>得出d轴和q轴输出的节距角将倾翻载荷分量M_tilt和偏航载荷分量M_yaw分别代入如下的拉普拉斯关系式：βtiltMtilt=Kpy+Kiys]]>βyawMyaw=Kpz+Kizs]]>得出y轴和z轴上输出的节距角(β_tilt，β_yaw)；上式中：K_pd，K_pq，K_py，K_pz为PI控制器的比例系数，K_id，K_iq，K_iy，K_iz为PI控制器的积分系数；3)、所述d轴和q轴输出的节距角经变桨速率限制，变桨速率限制不等式如下：|βj(k)|≤min{αjβrest,γposβ·rest}|βj(k)-βj(k-1)|≤Tsγspdβ·restj=d,q;]]>上式中：Ω为风轮旋转角速度；β_max为变桨位置上限；β_min为变桨位置下限；为变桨速率上限；为变桨速率下限；T_s为PI控制器的采样时间；经过上式得出d轴和q轴变桨速率限制输出的期望节距角(β_d，β_q)，期望节距角(β_d，β_q)经Park逆变换，得出偏差变桨控制期望输出的偏差节距角y轴和z轴输出的期望节距角(β_tilt，β_yaw)经Park逆变换，得出变桨控制期望输出的风轮转子不平衡节距角4)、根据协同变桨控制期望输出的协同节距角β_c、偏差变桨控制期望输出的偏差节距角和变桨控制期望输出的风轮转子不平衡节距角得出独立变桨控制期望输出的节距角5)、将独立变桨控制期望输出的节距角分别控制各个变桨伺服电机动作实现变桨。