CN113738575B - 一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统 - Google Patents

一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113738575B
CN113738575B CN202110868089.3A CN202110868089A CN113738575B CN 113738575 B CN113738575 B CN 113738575B CN 202110868089 A CN202110868089 A CN 202110868089A CN 113738575 B CN113738575 B CN 113738575B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pitching
angle
floating
pitch
floating platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110868089.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113738575A (zh
Inventor
赵晓峻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MingYang Smart Energy Group Co Ltd
Original Assignee
MingYang Smart Energy Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MingYang Smart Energy Group Co Ltd filed Critical MingYang Smart Energy Group Co Ltd
Priority to CN202110868089.3A priority Critical patent/CN113738575B/zh
Publication of CN113738575A publication Critical patent/CN113738575A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113738575B publication Critical patent/CN113738575B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/328—Blade pitch angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/342—Wave conditions, e.g. amplitude, frequency or direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/70—Type of control algorithm
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统，在漂浮式风机的浮台与塔基的连接处以及漂浮式风机机舱的内部分别安装一个倾角仪，用于测量浮台纵摇角度和机舱纵摇角度，在风速及波浪载荷作用使漂浮式风机产生纵摇运动的情况下，将浮台纵摇角度作为反馈量输入到纵摇角度控制回路中，输出变桨角度的附加量到漂浮式风机的变桨控制回路，从而增加漂浮式风机的纵摇阻尼，抑制漂浮式风机的纵摇运动，从而稳定叶轮转速和电功率输出，降低塔筒所受载荷；本发明能够有效抑制大于额定风速的漂浮式风机浮台纵摇运动，并有效降低在大于额定风速的情况下的漂浮式风机塔架前后载荷，增加漂浮式风机的运行时间，同时提升漂浮式风机的年平均发电量。

Description

一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统
技术领域
本发明涉及风机纵摇抑制的技术领域，尤其是指一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统。
背景技术
漂浮式基础一般分为6个自由度，分别是纵摇、横摇、艏摇、纵荡、横荡和垂荡。相比于陆上和固定式基础机组，漂浮式风机气动-水动耦合非定常载荷更加复杂，一方面风海波耦合的动态激励增加基础运动的6个自由度使得结构力学和振动模态耦合更加复杂；另一方面海上平均风速更大，风轮尺寸更大，叶片柔性增强，使得载荷复杂性增加，因此降载是必要的措施。
对于漂浮式风机而言，6个自由度中的纵摇的对降载的影响是最为显著的。因此本发明针对浮台纵摇运动，通过增加浮台纵摇运动模态阻尼，减小浮台纵摇运动，在一定程度上降低塔筒所受载荷。
发明内容
本发明目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统，在风速及波浪载荷作用使漂浮式风机产生纵摇运动的情况下，通过漂浮式风机变桨时对其施加的主动阻尼来抑制漂浮式风机纵摇运动，从而稳定叶轮转速和电功率输出，降低塔筒所受载荷。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种漂浮式风机抑制纵摇方法，包括以下步骤：
1)在漂浮式风机的浮台与塔基的连接处以及漂浮式风机机舱的内部分别安装一个倾角仪，用于测量浮台纵摇角度和机舱纵摇角度；
2)将测量得到的浮台纵摇角度与预设的动态阈值比较，当浮台纵摇角度大于动态阈值时，将浮台纵摇角度作为反馈量输入到纵摇角度控制回路中，输出变桨角度的附加量到漂浮式风机的变桨控制回路，通过改变漂浮式风机的变桨角度来增加漂浮式风机的纵摇阻尼，抑制漂浮式风机的纵摇运动；
3)在完成增加纵摇阻尼后，测量机舱纵摇角度，并将该机舱纵摇角度与预设的倾角保护值比较，若机舱纵摇角度仍大于倾角保护值，则直接触发漂浮式风机的快速停机，从而控制漂浮式风机的纵摇影响。
进一步，所述纵摇角度控制回路包括依次电连接的超前校正网络、二阶低通滤波、叶轮3P频率陷波器和传动链频率陷波器。
进一步，所述倾角仪的量程为±30°，且所述倾角仪的分辨率为0.05°。
进一步，在步骤2)中，所述纵摇角度控制回路的增益的设置，需根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，计算得到浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差范围，以及浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比范围，从而确定纵摇角度控制回路的增益，具体执行以下操作：
计算海上风浪联合力到浮台纵摇角度的闭环传递函数：
Figure BDA0003188018390000021
其中，FCombine表示风浪联合力的拉普拉斯变换，ΔF表示波浪力和气动力互相作用产生的推力差的拉普拉斯变换，αPitch表示纵摇角度的拉普拉斯变换，
Figure BDA0003188018390000022
表示风浪联合力到推力的传递函数，
Figure BDA0003188018390000023
表示推力到纵摇角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000024
表示变桨角度指令到实际变桨角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000025
表示变桨角度到推力的传递函数，CPitch表示纵摇加阻补偿器，θ表示变桨角度，F表示推力；
将式(1)简化为：
Figure BDA0003188018390000026
其中，
Figure BDA0003188018390000031
C(s)＝CPitch，s＝jω，其中j表示复数单位；
使式(2)的分母大于1，即能够抑制风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，要使式(2)的分母大于1，等价为：
|1+G2(jω)C(jω)|＞1 (3)
将式(3)等价为：
Figure BDA0003188018390000032
其中，
Figure BDA0003188018390000033
Figure BDA0003188018390000034
为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差，A(jω)为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比，式(4)计算得到
Figure BDA0003188018390000035
或A(jω)＞2；
最终，根据
Figure BDA0003188018390000036
或A(jω)＞2，确定纵摇角度控制回路的增益。
本发明所提供的一种漂浮式风机抑制纵摇系统，包括：
浮台纵摇角度测量模块，用于测量漂浮式风机的浮台纵摇角度；
机舱纵摇角度测量模块，用于测量漂浮式风机的机舱纵摇角度；
数据输入模块，用于将测量得到的浮台纵摇角度导入到纵摇角度控制模块中，并将测量得到的机舱纵摇角度导入到停机触发模块中；
纵摇角度控制模块，根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，确定纵摇角度控制模块的增益设置，同时根据输入的浮台纵摇角度，输出变桨角度的附加量到漂浮式风机的变桨控制回路，从而增加纵摇阻尼；
停机触发模块，用于在机舱纵摇角度大于倾角保护值时，触发漂浮式风机的快速停机。
进一步，所述纵摇角度控制模块的增益设置，需根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，计算得到浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差范围，以及浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比范围，从而确定纵摇角度控制模块的增益，具体执行以下操作：
计算海上风浪联合力到浮台纵摇角度的闭环传递函数：
Figure BDA0003188018390000041
其中，FCombine表示风浪联合力的拉普拉斯变换，ΔF表示波浪力和气动力互相作用产生的推力差的拉普拉斯变换，αPitch表示纵摇角度的拉普拉斯变换，
Figure BDA0003188018390000042
表示风浪联合力到推力的传递函数，
Figure BDA0003188018390000043
表示推力到纵摇角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000044
表示变桨角度指令到实际变桨角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000045
表示变桨角度到推力的传递函数，CPitch表示纵摇加阻补偿器，θ表示变桨角度，F表示推力；
将式(1)简化为：
Figure BDA0003188018390000046
其中，
Figure BDA0003188018390000047
C(s)＝CPitch，s＝jω，其中j表示复数单位；
使式(2)的分母大于1，即能够抑制风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，要使式(2)的分母大于1，等价为：
|1+G2(jω)C(jω)|＞1 (3)
将式(3)等价为：
Figure BDA0003188018390000048
其中，
Figure BDA0003188018390000051
Figure BDA0003188018390000052
为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差，A(jω)为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比，式(4)计算得到
Figure BDA0003188018390000053
或A(jω)＞2；
最终，根据
Figure BDA0003188018390000054
或A(jω)＞2，确定纵摇角度控制模块的增益。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本发明能够有效抑制大于额定风速的漂浮式风机浮台纵摇运动，并有效降低在大于额定风速的情况下的漂浮式风机塔架前后载荷，增加漂浮式风机的运行时间，同时由于在抑制漂浮式风机的纵摇的过程中无需停机，提升了漂浮式风机的年平均发电量，稳定漂浮式风机的叶轮转速和电功率输出，降低漂浮式风机塔筒所受载荷。
附图说明
图1为漂浮式风机抑制纵摇方法的流程图。
图2为纵摇角度控制回路的原理图。
图3为漂浮式风机的变桨控制回路和纵摇角度控制回路的原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1至图3所示，为本实施例所提供的漂浮式风机抑制纵摇方法，包括以下步骤：
1)在漂浮式风机的浮台与塔基的连接处以及漂浮式风机机舱的内部分别安装一个倾角仪，用于测量浮台纵摇角度和机舱纵摇角度，所述倾角仪的量程为±30°，且所述倾角仪的分辨率为0.05°；
2)将测量得到的浮台纵摇角度与根据风速查表设置的动态阈值比较，当浮台纵摇角度大于动态阈值时，将浮台纵摇角度作为反馈量输入到纵摇角度控制回路中，所述纵摇角度控制回路包括依次电连接的超前校正网络、二阶低通滤波、叶轮3P频率陷波器和传动链频率陷波器，纵摇角度控制回路输出变桨角度的附加量到漂浮式风机的变桨控制回路，通过改变漂浮式风机的变桨角度来增加漂浮式风机的纵摇阻尼，抑制漂浮式风机的纵摇运动；
所述纵摇角度控制回路的增益的设置，需根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，计算得到浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差范围，以及浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比范围，从而确定纵摇角度控制回路的增益，具体执行以下操作：
计算海上风浪联合力到浮台纵摇角度的闭环传递函数：
Figure BDA0003188018390000061
其中，FCombine表示风浪联合力的拉普拉斯变换，ΔF表示波浪力和气动力互相作用产生的推力差的拉普拉斯变换，aPitch表示纵摇角度的拉普拉斯变换，
Figure BDA0003188018390000062
表示风浪联合力到推力的传递函数，
Figure BDA0003188018390000063
表示推力到纵摇角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000064
表示变桨角度指令到实际变桨角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000065
表示变桨角度到推力的传递函数，CPitch表示纵摇加阻补偿器，θ表示变桨角度，F表示推力；
将式(1)简化为：
Figure BDA0003188018390000066
其中，
Figure BDA0003188018390000067
C(s)＝CPitch，s＝jω，其中j表示复数单位；
使式(2)的分母大于1，即能够抑制风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，要使式(2)的分母大于1，等价为：
|1+G2(jω)C(jω)|＞1 (3)
将式(3)等价为：
Figure BDA0003188018390000071
其中，
Figure BDA0003188018390000072
Figure BDA0003188018390000073
为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差，A(jω)为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比，式(4)计算得到
Figure BDA0003188018390000074
或A(jω)＞2；
最终，根据
Figure BDA0003188018390000075
或A(jω)＞2，确定纵摇角度控制回路的增益。
在所述变桨控制回路中，θPitch_Blade是转速-变桨控制回路得到的变桨角度指令拉普拉斯变换，θPitch_Platform是纵摇加阻控制得到的变桨角度附加量指令拉普拉斯变换，
Figure BDA0003188018390000076
是变桨角度指令到实际变桨角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000077
是变桨角度到气动力矩的传递函数，
Figure BDA0003188018390000078
是风速到气动力矩的传递函数，
Figure BDA0003188018390000079
是转矩增量到发电机转速的传递函数，Cθ是转速-变桨补偿器，Ω是发电机转速的拉普拉斯变换，ΩRef是发电机转速的指令值的拉普拉斯变换，v表示风速的拉普拉斯变换，ΔT表示转矩增量的拉普拉斯变换；
3)在完成增加纵摇阻尼后，测量机舱纵摇角度，并将该机舱纵摇角度与预设的倾角保护值比较，若机舱纵摇角度仍大于倾角保护值，则直接触发漂浮式风机的快速停机，从而控制漂浮式风机的纵摇影响。
下面为本实施例所提供的漂浮式风机抑制纵摇系统，包括：
浮台纵摇角度测量模块，用于测量漂浮式风机的浮台纵摇角度；
机舱纵摇角度测量模块，用于测量漂浮式风机的机舱纵摇角度；
数据输入模块，用于将测量得到的浮台纵摇角度导入到纵摇角度控制模块中，并将测量得到的机舱纵摇角度导入到停机触发模块中；
纵摇角度控制模块，根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，确定纵摇角度控制模块的增益设置，同时根据输入的浮台纵摇角度，输出变桨角度的附加量到漂浮式风机的变桨控制回路，从而增加纵摇阻尼；
停机触发模块，用于在机舱纵摇角度大于倾角保护值时，触发漂浮式风机的快速停机。
其中，所述纵摇角度控制模块的增益设置，需根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，计算得到浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差范围，以及浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比范围，从而确定纵摇角度控制模块的增益，具体执行以下操作：
计算海上风浪联合力到浮台纵摇角度的闭环传递函数：
Figure BDA0003188018390000081
其中，FCombine表示风浪联合力的拉普拉斯变换，ΔF表示波浪力和气动力互相作用产生的推力差的拉普拉斯变换，aPitch表示纵摇角度的拉普拉斯变换，
Figure BDA0003188018390000082
表示风浪联合力到推力的传递函数，
Figure BDA0003188018390000083
表示推力到纵摇角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000084
表示变桨角度指令到实际变桨角度的传递函数，
Figure BDA0003188018390000085
表示变桨角度到推力的传递函数，CPitch表示纵摇加阻补偿器，θ表示变桨角度，F表示推力；
将式(1)简化为：
Figure BDA0003188018390000086
其中，
Figure BDA0003188018390000091
C(s)＝CPitch，s＝jω，其中j表示复数单位；
使式(2)的分母大于1，即能够抑制风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，要使式(2)的分母大于1，等价为：
|1+G2(jω)C(jω)|＞1 (3)
将式(3)等价为：
Figure BDA0003188018390000092
其中，
Figure BDA0003188018390000093
Figure BDA0003188018390000094
为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差，A(jω)为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比，式(4)计算得到
Figure BDA0003188018390000095
或A(jω)＞2；
最终，根据
Figure BDA0003188018390000096
或A(jω)＞2，确定纵摇角度控制模块的增益。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种漂浮式风机抑制纵摇方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在漂浮式风机的浮台与塔基的连接处以及漂浮式风机机舱的内部分别安装一个倾角仪，用于测量浮台纵摇角度和机舱纵摇角度；
2)将测量得到的浮台纵摇角度与预设的动态阈值比较，当浮台纵摇角度大于动态阈值时，将浮台纵摇角度作为反馈量输入到纵摇角度控制回路中，输出变桨角度的附加量到漂浮式风机的变桨控制回路，通过改变漂浮式风机的变桨角度来增加漂浮式风机的纵摇阻尼，抑制漂浮式风机的纵摇运动；
其中，所述纵摇角度控制回路的增益的设置，需根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，计算得到浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差范围，以及浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比范围，从而确定纵摇角度控制回路的增益，具体执行以下操作：
计算海上风浪联合力到浮台纵摇角度的闭环传递函数：
Figure RE-FDA0003793105120000011
其中，FCombine表示风浪联合力的拉普拉斯变换，ΔF表示波浪力和气动力互相作用产生的推力差的拉普拉斯变换，aPitch表示纵摇角度的拉普拉斯变换，
Figure RE-FDA0003793105120000012
表示风浪联合力到推力的传递函数，
Figure RE-FDA0003793105120000013
表示推力到纵摇角度的传递函数，
Figure RE-FDA0003793105120000014
表示变桨角度指令到实际变桨角度的传递函数，
Figure RE-FDA0003793105120000015
表示变桨角度到推力的传递函数，CPitch表示纵摇加阻补偿器，θ表示变桨角度，F表示推力；
将式(1)简化为：
Figure RE-FDA0003793105120000016
其中，
Figure RE-FDA0003793105120000021
C(s)＝CPitch，s＝jω，其中j表示复数单位；
使式(2)的分母大于1，即能够抑制风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，要使式(2)的分母大于1，等价为：
|1+G2(jω)C(jω)|＞1 (3)
将式(3)等价为：
Figure RE-FDA0003793105120000022
其中，
Figure RE-FDA0003793105120000023
Figure RE-FDA0003793105120000024
为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差，A(jω)为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比，式(4)计算得到
Figure RE-FDA0003793105120000025
或A(jω)＞2；
最终，根据
Figure RE-FDA0003793105120000026
或A(jω)＞2，确定纵摇角度控制回路的增益；
3)在完成增加纵摇阻尼后，测量机舱纵摇角度，并将该机舱纵摇角度与预设的倾角保护值比较，若机舱纵摇角度仍大于倾角保护值，则直接触发漂浮式风机的快速停机，从而控制漂浮式风机的纵摇影响。
2.根据权利要求1所述的一种漂浮式风机抑制纵摇方法，其特征在于：所述纵摇角度控制回路包括依次电连接的超前校正网络、二阶低通滤波、叶轮3P频率陷波器和传动链频率陷波器。
3.根据权利要求1所述的一种漂浮式风机抑制纵摇方法，其特征在于：所述倾角仪的量程为±30°，且所述倾角仪的分辨率为0.05°。
4.一种漂浮式风机抑制纵摇系统，其特征在于，包括：
浮台纵摇角度测量模块，用于测量漂浮式风机的浮台纵摇角度；
机舱纵摇角度测量模块，用于测量漂浮式风机的机舱纵摇角度；
数据输入模块，用于将测量得到的浮台纵摇角度导入到纵摇角度控制模块中，并将测量得到的机舱纵摇角度导入到停机触发模块中；
纵摇角度控制模块，根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，确定纵摇角度控制模块的增益设置，同时根据输入的浮台纵摇角度，输出变桨角度的附加量到漂浮式风机的变桨控制回路，从而增加纵摇阻尼；
其中，所述纵摇角度控制模块的增益设置，需根据抑制海上风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，计算得到浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差范围，以及浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比范围，从而确定纵摇角度控制模块的增益，具体执行以下操作：
计算海上风浪联合力到浮台纵摇角度的闭环传递函数：
Figure RE-FDA0003793105120000031
其中，FCombine表示风浪联合力的拉普拉斯变换，ΔF表示波浪力和气动力互相作用产生的推力差的拉普拉斯变换，aPitch表示纵摇角度的拉普拉斯变换，
Figure RE-FDA0003793105120000032
表示风浪联合力到推力的传递函数，
Figure RE-FDA0003793105120000033
表示推力到纵摇角度的传递函数，
Figure RE-FDA0003793105120000034
表示变桨角度指令到实际变桨角度的传递函数，
Figure RE-FDA0003793105120000035
表示变桨角度到推力的传递函数，CPitch表示纵摇加阻补偿器，θ表示变桨角度，F表示推力；
将式(1)简化为：
Figure RE-FDA0003793105120000036
其中，
Figure RE-FDA0003793105120000037
C(s)＝CPitch，s＝jω，其中j表示复数单位；
使式(2)的分母大于1，即能够抑制风浪联合力对浮台纵摇角度的影响，要使式(2)的分母大于1，等价为：
|1+G2(jω)C(jω)|＞1 (3)
将式(3)等价为：
Figure RE-FDA0003793105120000041
其中，
Figure RE-FDA0003793105120000042
Figure RE-FDA0003793105120000043
为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的相位差，A(jω)为浮台纵摇角度与变桨角度附加量的幅值比，式(4)计算得到
Figure RE-FDA0003793105120000044
或A(jω)＞2；
最终，根据
Figure RE-FDA0003793105120000045
或A(jω)＞2，确定纵摇角度控制模块的增益；
停机触发模块，用于在机舱纵摇角度大于倾角保护值时，触发漂浮式风机的快速停机。
CN202110868089.3A 2021-07-30 2021-07-30 一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统 Active CN113738575B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110868089.3A CN113738575B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110868089.3A CN113738575B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113738575A CN113738575A (zh) 2021-12-03
CN113738575B true CN113738575B (zh) 2022-11-08

Family

ID=78729516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110868089.3A Active CN113738575B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113738575B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118228491A (zh) * 2024-04-07 2024-06-21 上海勘测设计研究院有限公司 一种浮式风电平台的设计优化方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2466649B (en) * 2008-12-30 2014-01-29 Hywind As Blade pitch control in a wind turbine installation
ES2438116T3 (es) * 2010-11-25 2014-01-15 Alstom Renovables España, S.L. Método para reducir oscilaciones en aerogeneradores marinos
EP2489872B1 (en) * 2011-02-15 2013-03-20 SSB Wind Systems GmbH & Co. KG Blade load reduction for wind turbine
PL3366567T3 (pl) * 2013-05-20 2020-07-13 Principle Power, Inc. System i sposób sterowania morskimi pływającymi platformami turbin wiatrowych
EP3324043A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-23 LM WP Patent Holding A/S Method for controlling a floating offshore wind turbine, wind turbine control system and floating offshore wind turbine
JP2020148092A (ja) * 2019-03-11 2020-09-17 株式会社日立製作所 風力発電装置、風力発電装置の制御方法
CN109944741A (zh) * 2019-04-20 2019-06-28 湖南科技大学 一种漂浮式风机偏航稳定性的控制方法和装置
EP3782899A1 (en) * 2019-08-20 2021-02-24 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Control system for stabilizing a floating wind turbine
CN111980868B (zh) * 2020-09-01 2021-07-06 明阳智慧能源集团股份公司 一种抑制漂浮式双叶轮风电机组基础平台俯仰运动的方法
CN112628070B (zh) * 2020-12-18 2021-12-28 明阳智慧能源集团股份公司 一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法与模块

Also Published As

Publication number Publication date
CN113738575A (zh) 2021-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101660553B1 (ko) 윈드 터빈 설비에서의 블레이드 피치 제어
AU2004316333B2 (en) Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower
CA2775493C (en) Method and computing module for determining pitch angle adjustment signals of a wind turbine based on the maximum rotational speed
CN104214045A (zh) 双馈式变速变桨风力发电机组的独立变桨距控制方法
CN111980868B (zh) 一种抑制漂浮式双叶轮风电机组基础平台俯仰运动的方法
CN111712631B (zh) 风力涡轮机电力生产中的塔架阻尼
WO2012110173A2 (en) Blade load reduction for wind turbines
CN110439747B (zh) 一种降低风电塔筒左右方向振动及载荷的ipc控制方法
CN113738575B (zh) 一种漂浮式风机抑制纵摇方法及系统
CN105649875A (zh) 风力发电机组的变桨控制方法及装置
CN111058995A (zh) 风力发电机组基于机舱姿态的偏航轴承极限载荷降载方法
CN111712632A (zh) 风力涡轮机电力生产中的塔架阻尼
CN112523941A (zh) 一种防止风力发电机组超速的控制方法与模块
Savenije et al. Control development for floating wind
JP2014231785A (ja) 浮体式風力発電装置
US20230054921A1 (en) Wind turbine control
Liu et al. Load reduction for two-bladed horizontal-axis tidal current turbines based on individual pitch control
CN113323804B (zh) 解决风力发电机组塔架二阶前后振动的控制方法与模块
Li et al. Individual blade pitch control for floating wind turbines bearing the coupling of aerodynamic-hydrodynamic–mooring loads
CN114151276A (zh) 一种偏心型半潜式漂浮风电机组控制系统
Li et al. Individual blade pitch control for floating wind turbine based on rbf-smc
Olondriz et al. A Blade Load Feedback Control For Floating Offshore Wind Turbines
CN112796956B (zh) 漂浮式风机的平台的稳定控制方法、装置、设备和介质
CN115263671B (zh) 一种变桨控制方法、装置、系统及风力发电机组
JP2019090375A (ja) 風力発電システム及びその運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant