[发明专利]一种风电机组塔体倾斜度计算方法

权利要求书

1.一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(v_i,θ_i)(i＝1,2,…m)，v_i、θ_i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(v_i,θ_i)(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，k_i(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,…,x_n，进行如下变换：

yi=xi-x‾s---(6)]]>

式中，则y₁,y₂,…y_n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(z_i1,z_i2,…,z_i5；θ_i)，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，θ_i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。