CN115324822A - 一种风力发电机组降载偏航控制方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种风力发电机组降载偏航控制方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风力发电机组降载偏航控制方法，通过机组偏航启动前的叶根载荷数据分析预估偏航的受力情况，当预测到偏航受力超过极限时，即在启动偏航前及时开始降载策略，减少偏航时的受力，保证机组偏航安全可靠。本发明还提供一种风力发电机组降载偏航控制系统，在每个叶片叶根位置安装数个应变传感器，在偏航启动前测量出叶片不平衡载荷，确定叶片不平衡度完成偏航载荷的预估计算；然后通过改变叶片的角度从而降低叶片的不平衡载荷，当降低到适宜偏航载荷时再进行偏航动作。通过该种方式对风力发电机偏航载荷的主动控制，实现双馈风电机组安全稳定偏航。同时，本发明还提供了存储有降载偏航控制方法信息传递实现程序的计算机可读存储介质。

Description

一种风力发电机组降载偏航控制方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组降载偏航控制方法、系统及存储介质。
背景技术
近年来大型风力发电机组的叶片长度急剧增长，机组的扫掠面积增加，机位附近其它上风向机组的尾流以及湍流都会导致长叶片受力不平衡，从而极大影响机组的偏航载荷。极端情况下将会导致机组偏航时被风吹急速反偏，导致偏航电机、偏航齿轮箱损坏。因此需要一种控制方法来避免风轮存在大不平衡载荷时进行偏航动作。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种风力发电机组降载偏航控制方法、系统及存储介质，以解决在叶片因受力发生大不平衡时启动偏航，易导致偏航电机、偏航齿轮箱损坏的技术问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
本发明的第一方面，提供一种风力发电机组降载偏航控制方法，包括以下步骤：
在接收到偏航启动指令后，测量风电机组每支叶片的应变力；
计算每支叶片的应变力对偏航载荷的影响量化值；
基于计算得到的三支叶片的影响量化值，作出如下判定：
若仅有一支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制该叶片收桨，直至该支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；
若至少存在两支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制机组三支叶片收桨，同时降低机组转速、转矩，直至三支叶片的影响量化值均低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；
若三支叶片的影响量化值均低于叶片设计偏航极限，则启动偏航程序。
可选地，所述测量风电机组每支叶片的应变力，包括：
在每支叶片根部至少设置四个数据采集点，收集每个数据采集点的采集数据。
可选地，所述计算每支叶片的应变力对偏航载荷的影响量化值，采用以下公式：
叶片1的影响量化值：T1＝αsinθL1σ1m1n2
叶片2的影响量化值：T2＝αsin(θ+120°)L2σ2m2n2
叶片3的影响量化值：T3＝αsin(θ-120°)L3σ3m3n2
其中α为常数该值由叶片翼型得到，θ为风轮零位角度，L为叶片的长度，σ为叶片根部收到应力值，m为叶片质量，n为风轮转动的角速度。
本发明的第二方面，提供一种风力发电机组降载偏航控制系统，包括：
数据采集模块，用于在接收到偏航启动指令后，测量风电机组每支叶片的应变力；
数据处理模块，用于基于数据采集模块采集的每支叶片的应变力，计算每支叶片的应变力对偏航载荷的影响量化值；
条件判定模块，用于基于计算得到的三支叶片的影响量化值，作出如下判定：
若仅有一支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制该叶片收桨，直至该支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；
若至少存在两支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制机组三支叶片收桨，同时降低机组转速、转矩，直至三支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；
若三支叶片的影响量化值均低于叶片设计偏航极限，则启动偏航程序。
可选地，所述数据采集模块包括光纤光栅应变传感器，每个叶片根部至少设置四个所述光纤光栅应变传感器。
本发明的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的一种风力发电机组降载偏航控制方法的步骤。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：
本发明提供的一种风力发电机组降载偏航控制方法，通过机组偏航启动前的叶根载荷数据分析预估偏航的受力情况，当预测到偏航受力超过极限时，即在启动偏航前及时开始降载策略，减少偏航时的受力，保证机组的偏航安全可靠；
本发明提供的一种风力发电机组降载偏航控制系统，在每个叶片叶根位置安装数个应变传感器，在偏航启动前测量出叶片不平衡载荷，确定叶片不平衡度完成偏航载荷的预估计算；然后通过改变叶片的角度从而降低叶片的不平衡载荷，当降低到适宜偏航载荷时再进行偏航动作。通过该种方式对风力发电机偏航载荷的主动控制，实现双馈风电机组安全稳定偏航。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为一种风力发电机组降载偏航控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1，本发明提供的一种风力发电机组降载偏航控制方法，包括以下步骤：
S1、在接收到偏航启动指令后，测量风电机组每支叶片的应变力；
在每支叶片根部至少设置四个数据采集点，收集每个数据采集点的采集数据，以使检测值更准确；
S2、基于测量得到的每支叶片的应变力，计算每支叶片的应变力对偏航载荷的影响量化值；
具体可采用以下公式：
叶片1的影响量化值：T1＝αsinθL1σ1m1n2
叶片2的影响量化值：T2＝αsin(θ+120°)L2σ2m2n2
叶片3的影响量化值：T3＝αsin(θ-120°)L3σ3m3n2
其中α为常数该值由叶片翼型得到，θ为风轮零位角度，L为叶片的长度，σ为叶片根部收到应力值，m为叶片质量，n为风轮转动的角速度；
S3、基于计算得到的三支叶片的影响量化值，作出如下判定：
若仅有一支叶片的受力对偏航载荷的影响量化值超过叶片设计偏航极限Tmax，则控制该叶片收桨，直至该支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限Tmax后恢复正常控制；其中，Tmax的取值直接和机组设计时偏航驱动概率相关，设计时偏航驱动选择驱动能力越大，该值的取值就越大，反之则取值变小，同时该值的大小还和风机的功率等级、叶片长度相关；
若至少存在两支叶片的受力对偏航载荷的影响量化值超过叶片设计偏航极限Tmax，则控制机组三支叶片收桨，同时降低机组转速、转矩，直至三支叶片的影响量化值均低于叶片设计偏航极限Tmax后恢复正常控制；
若三支叶片的受力对偏航载荷的影响量化值均低于叶片设计偏航极限Tmax，则可启动偏航程序。
本发明提供的一种风力发电机组降载偏航控制方法，通过机组偏航启动前的叶根载荷数据分析预估偏航的受力情况，当预测到偏航受力超过极限时，即在启动偏航前及时开始降载策略，减少偏航时的受力，保证机组的偏航安全可靠。避免在叶片受力不平衡时启动偏航，进而导致偏航电机、偏航齿轮箱损坏等情况的发生。
本发明还提供一种风力发电机组降载偏航控制系统，以用于实现上述任一实施例所述的一种风力发电机组降载偏航控制方法，包括：
数据采集模块，包括光纤光栅应变传感器，每个叶片根部至少设置四个所述光纤光栅应变传感器，其用于在接收到偏航启动指令后，测量风电机组每支叶片的应变力，通过多点测量以使数据采集结果更准确；
数据处理模块，用于基于数据采集模块采集的每支叶片的应变力，计算每支叶片的应变力对偏航载荷的影响量化值；
条件判定模块，用于基于计算得到的三支叶片的影响量化值，作出如下判定：
若仅有一支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制该叶片收桨，直至该支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；
若至少存在两支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制机组三支叶片收桨，同时降低机组转速、转矩，直至三支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；
若三支叶片的影响量化值均低于叶片设计偏航极限，则启动偏航程序。
本发明提供的一种风力发电机组降载偏航控制系统，在每个叶片叶根位置安装数个应变传感器，在偏航启动前测量出叶片不平衡载荷，确定叶片不平衡度完成偏航载荷的预估计算；然后通过改变叶片的角度从而降低叶片的不平衡载荷，当降低到适宜偏航载荷时再进行偏航动作。通过该种方式对风力发电机偏航载荷的主动控制，实现双馈风电机组安全稳定偏航。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的一种风力发电机组降载偏航控制方法的步骤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种风力发电机组降载偏航控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在接收到偏航启动指令后，测量风电机组每支叶片的应变力；
计算每支叶片的应变力对偏航载荷的影响量化值；
基于计算得到的三支叶片的影响量化值，作出如下判定：
若仅有一支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制该叶片收桨，直至该支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；或
若至少存在两支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制机组三支叶片收桨，同时降低机组转速、转矩，直至三支叶片的影响量化值均低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；或
若三支叶片的影响量化值均低于叶片设计偏航极限，则启动偏航程序。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组降载偏航控制方法，其特征在于，所述测量风电机组每支叶片的应变力，包括：
在每支叶片根部至少设置四个数据采集点，收集每个数据采集点的采集数据。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组降载偏航控制方法，其特征在于，所述计算每支叶片的应变力对偏航载荷的影响量化值，采用以下公式：
叶片1的影响量化值：T1＝αsinθL1σ1m1n2
叶片2的影响量化值：T2＝αsin(θ+120°)L2σ2m2n2
叶片3的影响量化值：T3＝αsin(θ-120°)L3σ3m3n2
其中α为常数该值由叶片翼型得到，θ为风轮零位角度，L为叶片的长度，σ为叶片根部收到应力值，m为叶片质量，n为风轮转动的角速度。
4.一种风力发电机组降载偏航控制系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于在接收到偏航启动指令后，测量风电机组每支叶片的应变力；
数据处理模块，用于基于数据采集模块采集的每支叶片的应变力，计算每支叶片的应变力对偏航载荷的影响量化值；
条件判定模块，用于基于计算得到的三支叶片的影响量化值，作出如下判定：
若仅有一支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制该叶片收桨，直至该支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；
若至少存在两支叶片的影响量化值超过叶片设计偏航极限，则控制机组三支叶片收桨，同时降低机组转速、转矩，直至三支叶片的影响量化值低于叶片设计偏航极限后恢复正常控制；
若三支叶片的影响量化值均低于叶片设计偏航极限，则启动偏航程序。
5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组降载偏航控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括光纤光栅应变传感器，每个叶片根部至少设置四个所述光纤光栅应变传感器。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的一种风力发电机组降载偏航控制方法的步骤。
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