[发明专利]一种风电机组塔体倾斜度计算方法

摘要

本发明公开了一种风电机组塔体倾斜度计算方法，建立塔体倾斜角度同风速、桨距角之间的关系式，采用叠加法计算得到的塔体偏移量；当风速v≤12m/s时，采用自适应最小二乘算法拟合风速与塔体倾斜度之间的函数关系，进而求得当风速为零或接近于零时，风机塔体的倾斜度；大于额定风速运行情况下算式的求取；当12<v≤25m/s时，采用多元非线性回归分析法求取倾斜角度同风速、桨距角之间的关系，建立二次多项式回归模型，采用最小二乘法估计多元线性回归模型的参数，得到倾斜角度。本发明的有益效果是能得到不同风速情况下风力发电机组塔体倾斜的角度，计算结果准确。

主权项

一种风电机组塔体倾斜度计算方法，其特征在于按照以下步骤进行：步骤1：塔体倾斜度同风速、桨距角之间的关系式如下：θ=f(v)v≤12m/sf(v,β)12<v≤25m/s---(1)]]>式中，v代表风速，β代表桨距角，θ代表塔体倾斜度，f表示拟合函数关系；在风电机组运行过程中，其受风的推力、自身的重力产生倾斜，采用叠加法计算得到的塔体偏移量f为：f=h2EI·9K12ρ216+K22S2h2·v2---(2)]]>式中，h为塔筒高，E为弹性模量，I为塔筒弯曲时关于中性轴的惯性矩，ρ为空气密度，S为叶片面积，K1、K2为常数，v为风速；步骤2：小于额定风速运行情况下算式的求取；当v≤12m/s时，采用自适应最小二乘算法拟合风速与塔体倾斜度之间的函数关系，进而求得当风速为零或接近于零时，风机塔体的倾斜度；对得到的数据组(vi,θi)(i＝1,2,…m)，vi、θi表示一组数据中第i个风速和塔体倾斜度，选取n＝2次多项式进行拟合，拟合函数：θn(v)=Σk=02akvk---(3)]]>用常规的最小二乘法求出拟合函数的系数即得到第一次拟合函数：对拟合曲线进行上下平移Δθ，Δθ的取值为：Δθ=MAX(|θi-θn1(vi)|)/2.0---(4)]]>对的值，取对的值，取数据(vi,θi)(i＝1,2,…m)经过一次拟合迭代重整对再进行以上步骤，得到第二次拟合重整数据计算这两次迭代拟合的RMS均方根值之差x，若x>ε，ε为误差，则继续迭代，直到满足x≤ε，迭代停止，此时得到的拟合函数即为n＝2时的最终拟合结果，拟合次数为M2，通过取极限或令v＝0，最终得到风机塔体在静止条件下倾斜度；步骤3：大于额定风速运行情况下算式的求取；当12＜v≤25m/s时，采用多元非线性回归分析法求取倾斜度同风速、桨距角之间的关系，建立二次多项式回归模型θ＝k1+k2v+k3v2+k4β+k5β2+k6vβ   (5)式中，v为风速，β为桨距角，ki(i＝1,…,6)为常系数，表示回归参数；采用最小二乘法估计多元线性回归模型的参数，得到倾斜度；估计多元线性回归模型的参数方法为：设序列x1,x2,…,xn，进行如下变换：yi=xi-x‾s---(6)]]>式中，则y1,y2,…yn为新序列，其均值为0，方差为1；令z1＝v，z2＝v2，z3＝β，z4＝β2，z5＝vβ，将非线性模型转化为多元线性模型，即为：θ＝k1+k2z1+k3z2+k4z3+k5z4+k6z5   (7)已知n组监测数据(zi1,zi2,…,zi5；θi)，样本求得的误差为：θi-θ^=θi-k1-k2zi1-...k6zi5---(8)]]>采用最小二乘法估计多元线性回归模型的参数，即令下式取最小值时的解；Q=Σi=1n(θi-θ^i)2=Σi=1n(θi-k1-k2zi1-...-k6zi5)2---(9)]]>式中，Q为观测值与估计值之差的平方和，θi表示塔体倾斜度的第i个观测值，表示塔体倾斜度的第i个估计值；对式(9)分别求关于回归参数k1,k2,….k6的偏导数，并令Q等于0；然后联立求解即得到回归参数(k1,k2,….k6)的估计值，估计值表示为最后，将估计值代入式(5)得倾斜度。