直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)及方法。所述獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)包括控制器和驅(qū)動(dòng)裝置?？刂破鞅慌渲脼椋夯陲L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪的方位角對(duì)三個(gè)葉片根部的y方向載荷進(jìn)行park變換，計(jì)算出d軸方向和q軸方向的載荷分量；對(duì)d軸方向和q軸方向的載荷分量進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到d軸方向和q軸方向的槳距角；對(duì)d軸方向和q軸方向的槳距角進(jìn)行逆park變換，得到葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率；將葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率分別與根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的統(tǒng)一變槳速率相加，得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需求的各個(gè)葉片的變槳速率，并產(chǎn)生與變槳速率對(duì)應(yīng)的變槳速率命令。驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)從控制器接收的變槳速率命令來分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角。
【專利說明】直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(簡(jiǎn)稱風(fēng)機(jī))的變槳系統(tǒng)采用的是減速器驅(qū)動(dòng)變槳軸承來實(shí)現(xiàn)葉片槳距角的改變，實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)機(jī)的恒功率運(yùn)行。
[0003]常規(guī)的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用齒形帶驅(qū)動(dòng)變槳軸承來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，采用了統(tǒng)一變槳控制，對(duì)三個(gè)葉片進(jìn)行統(tǒng)一變槳。然而，由于風(fēng)切變(即，風(fēng)速在水平方向和垂直方向的突然變化)、湍流、擾動(dòng)效應(yīng)、風(fēng)機(jī)塔筒的塔影效應(yīng)、葉片的重力、離心力等因素的影響，各個(gè)葉片的載荷會(huì)發(fā)生不規(guī)則變化，包括周期性不均勻載荷和瞬間沖擊載荷。這些載荷的不規(guī)則變化加劇了葉片的疲勞損害，并且引起風(fēng)機(jī)的輪轂、主軸、塔架等部件的疲勞損害，統(tǒng)一變槳策略沒有將風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中的載荷變化考慮在內(nèi)，因此不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在統(tǒng)一變槳控制中存在的不足，本發(fā)明提供一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，該獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)通過測(cè)量不均衡載荷，并將其引入到變槳控制中，來降低風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中所形成的極限載荷與疲勞載荷，并滿足在額定風(fēng)速以上時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率控制的要求。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，所述獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)包括控制器和驅(qū)動(dòng)裝置?？刂破鞅慌渲脼?基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪的方位角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的三個(gè)葉片根部的y方向載荷進(jìn)行park變換，計(jì)算出d軸方向和q軸方向的載荷分量；對(duì)d軸方向和q軸方向的載荷分量進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到d軸方向和q軸方向的槳距角；對(duì)d軸方向和q軸方向的槳距角進(jìn)行逆park變換，得到變槳控制期望輸出的葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率，其中，所述變槳速率是基于葉輪的方位角和三個(gè)葉片根部的y方向載荷所計(jì)算得到的，且三個(gè)葉片的變槳速率不同；將葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率分別與根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的統(tǒng)一變槳速率相加，得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需求的各個(gè)葉片的變槳速率，并產(chǎn)生與變槳速率對(duì)應(yīng)的變槳速率命令。驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)從控制器接收的變槳速率命令來分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，以降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞載荷，并實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]驅(qū)動(dòng)裝置包括:三個(gè)變槳軸承，安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪上；三個(gè)齒形帶，分別安裝在三個(gè)變槳軸承上；三個(gè)變槳電機(jī)，所述三個(gè)變槳電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸分別連接到三個(gè)齒形帶，其中，變槳電機(jī)從控制器接收針對(duì)三個(gè)葉片的變槳速率命令，根據(jù)變槳速率命令驅(qū)動(dòng)齒形帶運(yùn)動(dòng)，齒形帶驅(qū)動(dòng)變槳軸承以分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，從而降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞載荷，并實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。[0007]通過安裝在三個(gè)葉片根部的載荷傳感器檢測(cè)三個(gè)葉片根部的y方向載荷。
[0008]通過安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的滑環(huán)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)葉輪的方位角。
[0009]d軸方向和q軸方向是根據(jù)三個(gè)葉片所在的空間位置以park變換為基礎(chǔ)所形成的空間矢量方向，q軸方向與d軸方向垂直。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制方法，所述獨(dú)立變槳控制方法包括:基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪的方位角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的三個(gè)葉片根部的y方向載荷進(jìn)行park變換；計(jì)算出d軸方向和q軸方向的載荷分量；對(duì)d軸方向和q軸方向的載荷分量進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到d軸方向和q軸方向的槳距角；對(duì)(1軸方向和q軸方向的槳距角進(jìn)行逆park變換，得到變槳控制期望輸出的葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率，其中，所述變槳速率是基于葉輪的方位角和三個(gè)葉片根部的y方向載荷所計(jì)算得到的，且三個(gè)葉片的變槳速率不同；將葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率分別與根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的統(tǒng)一變槳速率相加，得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需求的各個(gè)葉片的變槳速率，并產(chǎn)生與變槳速率對(duì)應(yīng)的變槳速率命令；根據(jù)變槳速率命令來分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，以降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞載荷，并實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
[0011]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括:三個(gè)變槳軸承，安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪上；三個(gè)齒形帶，分別安裝在三個(gè)變槳軸承上；三個(gè)變槳電機(jī)，所述三個(gè)變槳電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸分別連接到三個(gè)齒形帶，其中，變槳電機(jī)根據(jù)變槳速率命令驅(qū)動(dòng)齒形帶運(yùn)動(dòng)，齒形帶驅(qū)動(dòng)變槳軸承以分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，從而降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞載荷，并實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
[0012]通過安裝在三個(gè)葉片根部的載荷傳感器檢測(cè)三個(gè)葉片根部的y方向載荷。
[0013]通過安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的滑環(huán)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)葉輪的方位角。
[0014]d軸方向和q軸方向是根據(jù)三個(gè)葉片所在的空間位置以park變換為基礎(chǔ)所形成的空間矢量方向，q軸方向與d軸方向垂直。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)降低機(jī)組載荷、減小機(jī)組疲勞的目的，在統(tǒng)一變槳控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將葉片根部載荷與葉輪方位角引入機(jī)組控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)。機(jī)組控制系統(tǒng)可根據(jù)葉片載荷的變化情況，計(jì)算出三個(gè)葉片各自的變槳速率，將變槳速率指令發(fā)送給變槳系統(tǒng)，使得變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒形帶，來實(shí)現(xiàn)三個(gè)葉片不同的變槳速率，控制平衡葉輪面內(nèi)的載荷，滿足在額定風(fēng)速以上時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率控制的要求，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性與可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]通過結(jié)合附圖，從下面的實(shí)施例的描述中，本發(fā)明這些和/或其它方面及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚，并且更易于理解，其中:
[0017]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置的主視圖；
[0018]圖2是沿圖1中的A-A線截取的剖視圖；
[0019]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖；
[0020]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器的獨(dú)立變槳控制算法。【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0022]首先，簡(jiǎn)要解釋一下變槳的概念。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的每個(gè)槳葉(即，葉片)與葉輪旋轉(zhuǎn)平面(葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)槳葉柄所掃過的平面)形成一個(gè)角度，稱為安裝角，也稱為槳距角。當(dāng)槳距角為0°左右時(shí)，風(fēng)能利用系數(shù)相對(duì)最大，這個(gè)角度范圍稱為發(fā)電狀態(tài)槳葉頻繁動(dòng)作角度范圍。如果槳距角增大，則風(fēng)能利用系數(shù)將明顯減小。當(dāng)槳距角為90°左右時(shí)，槳葉靜止，這個(gè)角度范圍稱為停機(jī)角度范圍，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)。通過改變槳距角(該操作可稱為“變槳”)，當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí)追蹤最大風(fēng)速以盡可能吸收風(fēng)能，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，通過調(diào)整槳葉的槳距角，改變氣流對(duì)槳葉的作用，可以保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率恒定?？赏ㄟ^安裝在葉輪上的變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒形帶，齒形帶驅(qū)動(dòng)變槳軸承，從而調(diào)整各個(gè)槳葉的槳距角。
[0023]基于齒形帶的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)主要包括兩部分，一個(gè)基于齒形帶的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，另一個(gè)是執(zhí)行基于獨(dú)立變槳的控制算法的控制器，二者可形成基于齒形帶的直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可以簡(jiǎn)化機(jī)組設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，又可以降低機(jī)組設(shè)計(jì)載荷，提高機(jī)組的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0024]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置的主視圖，圖2是沿圖1中的A-A線截取的剖視圖，圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖。
[0025]驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)從獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器接收的變槳速率命令來分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角。
[0026]具體，參照?qǐng)D1至圖3，驅(qū)動(dòng)裝置包括三個(gè)變槳軸承1、三個(gè)齒形帶2和三個(gè)變槳電機(jī)3。三個(gè)變槳軸承I安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪上。三個(gè)齒形帶2分別安裝在三個(gè)變槳軸承I上。三個(gè)變槳電機(jī)3的驅(qū)動(dòng)軸分別連接到三個(gè)齒形帶2。變槳電機(jī)3從獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器接收針對(duì)三個(gè)葉片的變槳速率命令，根據(jù)變槳速率命令驅(qū)動(dòng)齒形帶2運(yùn)動(dòng)。齒形帶2驅(qū)動(dòng)變槳軸承1，以分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，從而實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
[0027]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器執(zhí)行的獨(dú)立變槳控制算法。
[0028]參照?qǐng)D4，通過安裝在三個(gè)葉片根部的載荷傳感器檢測(cè)三個(gè)葉片根部的y方向載荷(Myl，My2，My3);通過安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的滑環(huán)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)葉輪的方位角。三個(gè)葉片根部的y方向載荷以及葉輪方位角作為控制器的輸入。
[0029]控制器基于葉輪方位角對(duì)三個(gè)葉片根部的y方向載荷進(jìn)行park變換,計(jì)算出d軸方向和q軸方向的載荷分量Md與Mq (這里,d軸方向和q軸方向是根據(jù)三個(gè)葉片所在的空間位置以park變換為基礎(chǔ)所形成的空間矢量方向，q軸方向與d軸方向垂直)。然后，控制器對(duì)d軸方向和q軸方向的載荷分量Md與Mq進(jìn)行比例積分(PI)運(yùn)算，得到d軸方向和q軸方向的槳距角?？刂破鲗?duì)d軸方向和q軸方向的槳距角進(jìn)行逆park變換，得到變槳控制期望輸出的葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率，這里，所述變槳速率是由控制器基于葉輪的方位角和三個(gè)葉片根部的y方向載荷所計(jì)算得到的，且三個(gè)葉片的變槳速率不同。然后，控制器將葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角分別與根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的統(tǒng)一變槳速率相加，得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需求的各個(gè)葉片的變槳速率，并產(chǎn)生與變槳速率對(duì)應(yīng)的變槳速率命令?？刹捎媒y(tǒng)一變槳算法計(jì)算統(tǒng)一變槳速率，統(tǒng)一變槳算法基于葉輪轉(zhuǎn)速來計(jì)算三個(gè)葉片的統(tǒng)一變槳速率。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的統(tǒng)一變槳算法屬于現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的，因此這里不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0030]接著，驅(qū)動(dòng)裝置可根據(jù)從獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器接收的變槳速率命令來分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，從而實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)降低機(jī)組載荷、減小機(jī)組疲勞的目的，在統(tǒng)一變槳控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將葉片根部y方向載荷與葉輪方位角引入機(jī)組控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)。機(jī)組控制系統(tǒng)可根據(jù)葉片載荷的變化情況，計(jì)算出三個(gè)葉片各自的變槳速率，將變槳速率指令發(fā)送給變槳系統(tǒng)，使得變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒形帶，進(jìn)而齒形帶驅(qū)動(dòng)變槳軸承，來實(shí)現(xiàn)三個(gè)葉片不同的變槳速率，控制平衡葉輪面內(nèi)的載荷，提高機(jī)組的安全性與可靠性，以滿足在額定風(fēng)速以上時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率控制的要求。此外，采用齒形帶方式來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)變槳軸承的方式的直驅(qū)獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更加安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)，維護(hù)更加方便。
[0032]通過采用基于齒形帶的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組采用減速器的變槳系統(tǒng)相比較，采用齒形帶驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠、安裝與維護(hù)更加方便；與現(xiàn)有的機(jī)組統(tǒng)一變槳系統(tǒng)相比較，采用獨(dú)立變槳控制算法，可以有效降低機(jī)組葉根疲勞載荷與主軸疲勞載荷，允許同一風(fēng)區(qū)增大葉輪直徑，提高年發(fā)電量，使同一風(fēng)機(jī)應(yīng)用在不同風(fēng)區(qū)成為可能。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)設(shè)簡(jiǎn)單可靠，安裝與維護(hù)方便，能夠降低機(jī)組設(shè)計(jì)成本，提高風(fēng)機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
[0034]雖然本發(fā)明是參照其示例性的實(shí)施例被具體描述的，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，包括: 控制器，被配置為:基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪的方位角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的三個(gè)葉片根部的I方向載荷進(jìn)行park變換,計(jì)算出d軸方向和q軸方向的載荷分量；對(duì)d軸方向和q軸方向的載荷分量進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到d軸方向和q軸方向的槳距角；對(duì)(1軸方向和q軸方向的槳距角進(jìn)行逆park變換，得到變槳控制期望輸出的葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率；將葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率分別與根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的統(tǒng)一變槳速率相加，得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需求的各個(gè)葉片的變槳速率，并產(chǎn)生與變槳速率對(duì)應(yīng)的變槳速率命令； 驅(qū)動(dòng)裝置，根據(jù)從控制器接收的變槳速率命令來分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，以降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞載荷，并實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，其中，驅(qū)動(dòng)裝置包括: 三個(gè)變槳軸承，安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪上； 三個(gè)齒形帶，分別安裝在三個(gè)變槳軸承上； 三個(gè)變槳電機(jī)，所述三個(gè)變槳電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸分別連接到三個(gè)齒形帶， 其中，變槳電機(jī)從控制器接收針對(duì)三個(gè)葉片的變槳速率命令，根據(jù)變槳速率命令驅(qū)動(dòng)齒形帶運(yùn)動(dòng)，齒形帶驅(qū)動(dòng)變槳軸承以分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，從而實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，其中，通過安裝在三個(gè)葉片根部的載荷傳感器檢測(cè)三個(gè)葉片根部的y方向載荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，其中，通過安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的滑環(huán)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)葉輪的方位角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，其中，d軸方向和q軸方向是根據(jù)三個(gè)葉片所在的空間位置以park變換為基礎(chǔ)所形成的空間矢量方向，q軸方向與d軸方向垂直。
6.一種直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)立變槳控制方法，包括: 基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪的方位角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的三個(gè)葉片根部的y方向載荷進(jìn)行park變換； 計(jì)算出d軸方向和q軸方向的載荷分量； 對(duì)d軸方向和q軸方向的載荷分量進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到d軸方向和q軸方向的槳距角； 對(duì)d軸方向和q軸方向的槳距角進(jìn)行逆park變換，得到變槳控制期望輸出的葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率； 將葉輪轉(zhuǎn)子不平衡槳距角的變槳速率分別與根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的統(tǒng)一變槳速率相加，得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需求的各個(gè)葉片的變槳速率，并產(chǎn)生與變槳速率對(duì)應(yīng)的變槳速率命令； 根據(jù)變槳速率命令來分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，以降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞載荷，并實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的獨(dú)立變槳控制方法，其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括: 三個(gè)變槳軸承，安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪上；三個(gè)齒形帶，分別安裝在三個(gè)變槳軸承上； 三個(gè)變槳電機(jī)，所述三個(gè)變槳電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸分別連接到三個(gè)齒形帶， 其中，變槳電機(jī)根據(jù)變槳速率命令驅(qū)動(dòng)齒形帶運(yùn)動(dòng)，齒形帶驅(qū)動(dòng)變槳軸承以分別改變?nèi)齻€(gè)葉片的槳距角，從而實(shí)現(xiàn)在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的獨(dú)立變槳控制方法，其中，通過安裝在三個(gè)葉片根部的載荷傳感器檢測(cè)三個(gè)葉片根部的y方向載荷。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的獨(dú)立變槳控制方法，其中，通過安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的滑環(huán)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)葉輪的方位角。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的獨(dú)立變槳控制方法，其中，d軸方向和q軸方向是根據(jù)三個(gè)葉片所在的空間位置以park變換為基礎(chǔ)所形成的空間矢量方向，q軸方向與d軸方向垂直。
【文檔編號(hào)】F03D7/00GK103742362SQ201410018223
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】李波, 李強(qiáng), 李健, 馬沖 申請(qǐng)人:北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司