[发明专利]风电机组及控制方法

说明书

本发明公开了一种风电机组及控制方法，该风电机组包括：第一叶片组，其为三叶片结构并固定安装在风力发电机转子一端；第二叶片组，其为三叶片结构并固定安装在风力发电机转子的另一端；独立变桨控制单元，其根据风速变化和/或风力发电机的功率波动范围分别对第一叶片组和/或第二叶片组进行独立变桨调节。本发明通过双叶片组的设置可有效降低启动风速，还可有效改善湍流对机组的影响，在单一叶片出现故障的情况下，通过另一组叶片的变桨控制可迅速实现稳定地紧急刹车，提升安全性。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种适用于石化行业的风电机组及控制方法。

背景技术

随着风电技术的不断发展，高性能的新型式风电机组成为研究的一个热点。特别是针对低风速区的开发，也需要具有更大吸收能量形式的机组出现。风机叶片是风电机组的重要组成部分之一，是实现能量转换的关键，是提升风电机组能量捕获能力的关键，其一般由玻璃纤维、碳纤维等复合材料经过成型工艺加工完成，由于制造工艺比较复杂，在生产过程中难免会出现缺陷，加上工作环境的恶劣、风速多变、湍流强度差异大等复杂性工况，在运行过程中也会疲劳损伤，叶片问题也成为风电机组故障的最大问题之一。

中国专利CN211573688U公开了一种水平轴多叶片风力发电机的风机结构，涉及风力发电机领域，该风机结构包括轮毂和均匀安装在所述轮毂外周的若干风叶，轮毂上的相邻风叶之间设有镂空结构，轮毂包括毂心和轮毂面板，毂心固定设置在轮毂面板中心位置处，风叶为金属整体激光切割成型，并采用钣金处理。该方案使得风机结构在低风速下易启动，同时兼有美观效果，保障了风机结构在恶劣工况下的安全使用寿命。风电机组采用多叶片的应用一方面可以显著提升风能利用率，降低启动风速，另一方面也带来了机械和控制等问题。

因此改善风力发电电能质量，扩大风电机组运行的风速区间是今后风电开发的重要方向之一，特别是在风电广泛接入电网之后，对供电要求较高的石油化工企业来讲，面临新的安全问题也亟待解决。因此，亟需一种既可降低启动风速，又能增加调整空间且提高安全性的风电机组，从而在满足石油化工企业的用电需求方面增加可靠性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组及控制方法，通过双叶片组的设置可有效降低启动风速、改善湍流对机组的影响，并可有效提升机组系统的安全性。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种风电机组，包括：第一叶片组，其为三叶片结构并固定安装在风力发电机转子一端；第二叶片组，其为三叶片结构并固定安装在风力发电机转子的另一端；独立变桨控制单元，其根据风速变化和/或风力发电机的功率波动范围分别对第一叶片组和/或第二叶片组进行独立变桨调节。

进一步，上述技术方案中，该风电机组还包括：主控单元，其与独立变桨控制单元通信连接，用于获取来自独立变桨控制单元的每个叶片组的每只叶片的位置信息，并根据风速变化和/或风力发电机的功率波动范围数据向独立变桨控制单元发送变桨指令。

进一步，上述技术方案中，独立变桨控制单元包括：位置编码器，其用于向主控单元实时反馈变桨距的位置信息；变桨电机，其通过齿轮带动叶片转动，执行桨距角的调整；变桨控制器，其接收来自主控单元的变桨指令，并控制变桨电机运行。

进一步，上述技术方案中，根据第一叶片组和第二叶片组的驱动转矩相对于风力发电机电磁转矩的差值变化对叶片的桨距角进行实时调整；风力发电机的运动方程为：

其中，T_L1、T_L2为第一叶片组和第二叶片组分别提供的驱动转矩；T_e为风力发电机电磁转矩；J为发电机转子的转动惯量；Ω为旋转阻力系数；R_Ω为转子机械角速度。