一種風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由葉片和輪轂組成的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪作為風(fēng)電機(jī)組吸收風(fēng)能的主要部件，其狀態(tài)直接關(guān)系到風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行安全，葉輪會(huì)存在結(jié)冰、不平衡、結(jié)構(gòu)損壞等異常狀態(tài)，風(fēng)電機(jī)組葉輪覆冰將改變?nèi)~片氣動(dòng)外形、質(zhì)量分布和控制特性，威脅風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行，解決葉輪異常狀態(tài)的檢測(cè)和控制是風(fēng)電機(jī)組在結(jié)冰環(huán)境下運(yùn)行必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題，葉輪異常狀態(tài)的檢測(cè)技術(shù)需要在運(yùn)行過(guò)程中積累運(yùn)行數(shù)據(jù)才能完成判斷和響應(yīng)策略，此時(shí)風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)在葉片異常條件下工作了一段時(shí)間，已經(jīng)產(chǎn)生了相應(yīng)危害和疲勞損害，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組一旦結(jié)冰導(dǎo)致停機(jī)或在冰期停機(jī)，其啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)法判斷當(dāng)前狀態(tài)以確保風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行。
[0003]目前關(guān)于葉輪異常狀態(tài)的方法還包括在葉輪內(nèi)安裝傳感器的方法監(jiān)測(cè)葉輪狀態(tài)，這種方法需要安裝額外的測(cè)量設(shè)備，成本高昂且需要精確的安裝和標(biāo)定，隨著風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的累積，傳感器存在信號(hào)飄移等不確定因素，無(wú)法有效判斷葉輪運(yùn)行狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服以上缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)前即可判斷葉輪異常狀態(tài)的風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)方法，其包括以下步驟:
[0006]步驟1、檢測(cè)環(huán)境條件，確定風(fēng)電機(jī)組是否滿(mǎn)足基本啟動(dòng)條件，在風(fēng)電機(jī)組滿(mǎn)足基本啟動(dòng)條件下，啟動(dòng)葉輪異常檢測(cè)啟機(jī)流程，進(jìn)入步驟2，否則返回步驟I ;
[0007]步驟2、風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)命令全功率變頻器切換到拖動(dòng)運(yùn)行模式，命令葉片槳距角保持在安全槳距角0s;
[0008]步驟3、利用變頻器驅(qū)動(dòng)葉輪在設(shè)定的安全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，即限定變頻器給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主發(fā)電機(jī)施加電磁轉(zhuǎn)矩Te拖動(dòng)葉輪在限定的轉(zhuǎn)速Ω s范圍內(nèi)作恒轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)運(yùn)行，其間檢測(cè)葉輪動(dòng)力學(xué)運(yùn)行參數(shù)，至少包括電磁轉(zhuǎn)矩、氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩、加速度、加速時(shí)間；以及變頻器動(dòng)力輸出參數(shù)，至少包括轉(zhuǎn)矩、功率、能量；
[0009]步驟4、計(jì)算葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，即通過(guò)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)參數(shù)，可知在槳距角Θ s和特定葉輪轉(zhuǎn)速Ω的條件下風(fēng)速Vw與氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ta之間的關(guān)系，變頻器施加的電磁轉(zhuǎn)矩由控制系統(tǒng)給定，則施加在葉輪上的凈轉(zhuǎn)矩為變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩之矢量合T = Ta+Te,葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與凈轉(zhuǎn)矩和角加速度a之間的關(guān)系為J = T/a ;
[0010]步驟5、獲得葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化限定值A(chǔ)Jth，在葉片翼型確定之后，葉片的曲率和表面積隨著葉片展弦方向的分布即為可知量，在特定濕度環(huán)境下的，葉片覆冰厚度和對(duì)翼型和載荷的影響可以通過(guò)相應(yīng)計(jì)算和仿真得到，用以確定葉片覆冰給風(fēng)電機(jī)組正常工作帶來(lái)的閥值，折算成轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化，得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化安全值A(chǔ) Jth;
[0011]步驟6、判斷是否給出啟動(dòng)許可命令，將計(jì)算得出的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)計(jì)值Jint之間的變化值A(chǔ)J，AJ = |j-jint|，當(dāng)Λ J小于或等于AJth時(shí)，給出風(fēng)電機(jī)組允許啟機(jī)指令，進(jìn)入步驟7 ;當(dāng)AJ大于AJtJt，給出風(fēng)電機(jī)組禁止啟機(jī)指令，進(jìn)入步驟I ;
[0012]步驟7、風(fēng)電機(jī)組切換回正常發(fā)電模式，啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟6對(duì)計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J進(jìn)行相應(yīng)濾波，濾出隨機(jī)干擾和高頻分量后，獲得平滑的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值Jopt，取代原有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。
[0014]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是，在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)前，通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)葉輪低速轉(zhuǎn)動(dòng)，判斷葉輪是否存在異常情況，避免了運(yùn)行狀態(tài)中檢測(cè)帶來(lái)的潛在損害和檢測(cè)條件限制，同時(shí)無(wú)需安裝額外的傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]參照附圖，一種風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)方法，其包括以下步驟:
[0018]步驟1、檢測(cè)環(huán)境條件，確定風(fēng)電機(jī)組是否滿(mǎn)足基本啟動(dòng)條件，在風(fēng)電機(jī)組滿(mǎn)足基本啟動(dòng)條件下，啟動(dòng)葉輪異常檢測(cè)啟機(jī)流程，進(jìn)入步驟2，否則進(jìn)入步驟I ;
[0019]步驟2、風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)命令全功率變頻器切換到拖動(dòng)運(yùn)行模式，命令葉片槳距角保持在安全槳距角0s;
[0020]步驟3、利用變頻器驅(qū)動(dòng)葉輪在設(shè)定的安全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，即限定變頻器給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主發(fā)電機(jī)施加電磁轉(zhuǎn)矩Te拖動(dòng)葉輪在限定的轉(zhuǎn)速Ω s范圍內(nèi)作恒轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)運(yùn)行，其間檢測(cè)葉輪動(dòng)力學(xué)運(yùn)行參數(shù)，至少包括電磁轉(zhuǎn)矩、氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩、加速度、加速時(shí)間；以及變頻器動(dòng)力輸出參數(shù)，至少包括轉(zhuǎn)矩、功率、能量；
[0021]步驟4、計(jì)算葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，即通過(guò)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)參數(shù)，可知在槳距角Θ s和特定葉輪轉(zhuǎn)速Ω的條件下風(fēng)速Vw與氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ta之間的關(guān)系。變頻器施加的電磁轉(zhuǎn)矩Te由控制系統(tǒng)給定，由此可知施加在葉輪上的凈轉(zhuǎn)矩為變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩之矢量合T=Ta+Te,葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與凈轉(zhuǎn)矩和角加速度a之間的關(guān)系為J = T/a ο
[0022]步驟5、獲得葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化限定值A(chǔ)Jth，在葉片翼型確定之后，葉片的曲率和表面積隨著葉片展弦方向的分布即為可知量，在特定濕度環(huán)境下的，葉片覆冰厚度和對(duì)翼型和載荷的影響可以通過(guò)相應(yīng)計(jì)算和仿真得到，用以確定葉片覆冰給風(fēng)電機(jī)組正常工作帶來(lái)的閥值，折算成轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化，可得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化安全值A(chǔ) Jth;
[0023]步驟6、判斷是否給出啟動(dòng)許可命令，對(duì)計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J進(jìn)行相應(yīng)濾波，濾出隨機(jī)干擾和高頻分量后，獲得平滑的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值Jopt，將獲得平滑的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值Jopt與葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)計(jì)值Jint之間的變化值A(chǔ) J，Δ J = I Jopt-J int I，當(dāng)Δ J小于或等于Δ Jth時(shí)，給出風(fēng)電機(jī)組允許啟機(jī)指令，進(jìn)入步驟7;當(dāng)AJ大于AJtJt，給出風(fēng)電機(jī)組禁止啟機(jī)指令，進(jìn)入步驟I ;
[0024]步驟7、風(fēng)電機(jī)組切換回正常發(fā)電模式，啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)方法，其特征在于，其包括以下步驟: 步驟1、檢測(cè)環(huán)境條件，確定風(fēng)電機(jī)組是否滿(mǎn)足基本啟動(dòng)條件，在風(fēng)電機(jī)組滿(mǎn)足基本啟動(dòng)條件下，啟動(dòng)葉輪異常檢測(cè)啟機(jī)流程，進(jìn)入步驟2，否則返回步驟I ; 步驟2、風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)命令全功率變頻器切換到拖動(dòng)運(yùn)行模式，命令葉片槳距角保持在安全槳距角0S; 步驟3、利用變頻器驅(qū)動(dòng)葉輪在設(shè)定的安全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，即限定變頻器給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主發(fā)電機(jī)施加電磁轉(zhuǎn)矩Te拖動(dòng)葉輪在限定的轉(zhuǎn)速Ω s范圍內(nèi)作恒轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)運(yùn)行，其間檢測(cè)葉輪動(dòng)力學(xué)運(yùn)行參數(shù)，至少包括電磁轉(zhuǎn)矩、氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩、加速度、加速時(shí)間；以及變頻器動(dòng)力輸出參數(shù)，至少包括轉(zhuǎn)矩、功率、能量； 步驟4、計(jì)算葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，即通過(guò)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)參數(shù)，可知在槳距角Θ 3和特定葉輪轉(zhuǎn)速Ω的條件下風(fēng)速Vw與氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ta之間的關(guān)系，變頻器施加的電磁轉(zhuǎn)矩1\由控制系統(tǒng)給定，則施加在葉輪上的凈轉(zhuǎn)矩為變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩之矢量合T = Ta+Te，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與凈轉(zhuǎn)矩和角加速度a之間的關(guān)系為J = T/a ; 步驟5、獲得葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化限定值△ Jth，在葉片翼型確定之后，葉片的曲率和表面積隨著葉片展弦方向的分布即為可知量，在特定濕度環(huán)境下的，葉片覆冰厚度和對(duì)翼型和載荷的影響可以通過(guò)相應(yīng)計(jì)算和仿真得到，用以確定葉片覆冰給風(fēng)電機(jī)組正常工作帶來(lái)的閥值，折算成轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化，得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化安全值A(chǔ) Jth; 步驟6、判斷是否給出啟動(dòng)許可命令，將計(jì)算得出的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)計(jì)值Jint之間的變化值A(chǔ)J，AJ= |j_jint|，當(dāng)Λ J小于或等于AJth時(shí)，給出風(fēng)電機(jī)組允許啟機(jī)指令，進(jìn)入步驟7 ;當(dāng)AJ大于AJtJt，給出風(fēng)電機(jī)組禁止啟機(jī)指令，進(jìn)入步驟I ; 步驟7、風(fēng)電機(jī)組切換回正常發(fā)電模式，啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟6對(duì)計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J進(jìn)行濾波，濾出隨機(jī)干擾和高頻分量后，獲得平滑的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值Jopt，取代原有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)方法，其包括以下步驟：步驟1、檢測(cè)環(huán)境條件，確定風(fēng)電機(jī)組是否滿(mǎn)足基本啟動(dòng)條件；步驟2、風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)命令全功率變頻器切換到拖動(dòng)運(yùn)行模式，命令葉片槳距角保持在安全槳距角θs；步驟3、利用變頻器驅(qū)動(dòng)葉輪在設(shè)定的安全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟4、計(jì)算葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J；步驟5、獲得葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化限定值ΔJth；步驟6、判斷是否給出啟動(dòng)許可命令；步驟7、風(fēng)電機(jī)組切換回正常發(fā)電模式，啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)前，通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)葉輪低速轉(zhuǎn)動(dòng)，判斷葉輪是否存在異常情況，避免了運(yùn)行狀態(tài)中檢測(cè)帶來(lái)的潛在損害和檢測(cè)條件限制，同時(shí)無(wú)需安裝額外的傳感器。
【IPC分類(lèi)】F03D7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105134488
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510526236
【發(fā)明人】黃凌翔, 宋曉萍, 鄧琛
【申請(qǐng)人】湘電風(fēng)能有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月25日