[发明专利]解决风力发电机组塔架一阶侧向振动的控制方法与模块

说明书

本发明公开了一种解决风力发电机组塔架一阶侧向振动的控制方法与模块，基于塔架左右侧向加速度，分析在不同方位角叶片的受力情况，采用P控制器，在常规变桨控制器输出的变桨速率指令上，叠加一个动态的变桨速率，得到最终的变桨速率给定值，然后根据计算得出最终桨距角给定值。即根据叶片不同方位角来增加或减小桨距角，减小叶片受力不平衡，解决塔架侧向一阶模态为主的振动，最终达到减小机组侧向振动的目的，保障风力发电机组安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及风力发电机组的技术领域，尤其是指一种解决风力发电机组塔架一阶侧向振动的控制方法与模块。

背景技术

随着风力发电技术的发展以及市场降低度电成本需求，风力发电机组容量越来越大，叶片越来越长，塔架越来越高，并且由于海上资源丰富，风速稳定，东南沿海一带经济发达，电量需求量大，可自行解决消纳问题，提高风电能利用率，因此海上风电将迎来快速发展。

但是无论是陆上机组还是海上机组，塔架振动问题都是一个棘手的问题。特别是海上风力发电机组的基础立于海床上，塔架上端受到风速、尾流等的影响，下端经受洋流海浪等的影响，其塔架振动问题相较于陆上机组更严重，尤其是塔架左右侧向振动更是严重。

对于塔架左右侧向振动问题，现采用塔架侧向加阻策略，即在常规转矩控制器的基础上，增加一个基于塔架侧向加速度的转矩给定值，通过增加传动链的扭矩来增加塔架侧向振动模态阻尼，从而减小塔架侧向振动。此方案针对二阶塔架侧向振动有较好效果，但针对以塔架侧向一阶模态为主的振动，振动效果并不明显。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种解决风力发电机组塔架一阶侧向振动的控制方法，通过减小气动不平衡可有效地解决了风力发电机组塔架左右侧向的振动问题，特别是塔架侧向一阶模态为主的振动，保障风力发电机组安全稳定运行。

本发明的第二目的在于提供一种解决风力发电机组塔架一阶侧向振动的控制模块。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种解决风力发电机组塔架一阶侧向振动的控制方法，该方法是基于塔架左右侧向加速度以及叶轮方位角的独立变桨控制策略IPC(Individual Pitch Control)来解决塔架侧向一阶模态为主的振动，通过减小叶轮旋转平面内三个叶片面内受力不均而造成的气动不平衡，从根本上减小塔架左右侧向的振动，即根据叶片不同方位角来增加或减小桨距角，从而减小三个叶片受力不平衡，进而减小机组塔架侧向一阶模态为主的振动，具体过程是：首先，通过传感器实时测量塔架左右侧向的加速度，并对其进行滤波；然后，再测量并计算三个叶片对应的方位角；根据塔架左右侧加速度以及方位角，采用P控制器，得到各个叶片额外的变桨速率；最后，将其叠加到各个叶片常规变桨速率上，并计算出各个叶片最终的桨距角给定值输送给机组的变桨系统执行，从而解决塔架侧向一阶模态为主的振动。

进一步，所述解决风力发电机组塔架一阶侧向振动的控制方法，包括以下步骤：

1)测量塔架左右侧向的加速度a_nacelle，并进行滤波，滤波后的塔架左右侧向的加速度为a_nacellef；

2)计算叶轮方位角；

测量叶片1方位角，根据三个叶片均匀分布在一个叶轮平面，计算出叶片2和叶片3的方位角，定义叶片垂直向上方位角为0°，通过传感器测量得到叶片1方位角为则叶片2的方位角是在叶片1的方位角基础上加叶片3的方位角是在叶片1的方位角基础上加即：

式中，RotorAzimuth1为叶片1的方位角，RotorAzimuth2为叶片2的方位角，RotorAzimuth3为叶片3的方位角；

3)计算各个叶片额外的变桨速率；