[发明专利]一种风电机组停机状态下的载荷控制方法

说明书

本发明涉及风力发电技术领域，公开一种风电机组停机状态下的载荷控制方法，对停机过程中的发电机转矩进行调节；发电机转矩的调节过程包括以下步骤：S1、停机指令触发时，机舱位移先逐渐减小，发电机转矩逐渐增大，当发电机转矩达到允许最大转矩时，若机舱位移继续减小，保持发电机转矩恒定，直至机舱位移达到最小值；S2、随后机舱位移开始增大，此时发电机转矩反向减小，机舱位移在本周期内达到最大值时，发电机转矩停止减小；S3、剩余停机周期内，重复S1和S2，调节发电机转矩，直至桨距角达到50°～60°；S4、发电机转矩在随后的停机时间内，由当前的发电机转矩给定值开始线性跌落至0。解决了负载直接减小加剧结构动态响应对载荷的影响的问题。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风电机组停机状态下的载荷控制方法。

背景技术

风电机组是一个涉及空气动力学、结构动力学、机械设计、控制理论、电气、气象等多学科复杂系统。风电机组载荷的主要来源是气动载荷、重力载荷、惯性载荷，是影响整个风力发电系统安全性、制造成本和提高效率的重要因素。降低机组的载荷是提高机组发电性能、提质增效和降低制造成本的重要手段。

目前风电机组在设计阶段主要依据GL和IEC61400标准对整机各种复杂工况条件下的极限和疲劳载荷进行计算分析，在此过程中考虑了风电机组使用寿命期内可能出现的所有极端和一般可能性，如极端阵风或极端湍流风、电网失电、变桨故障等等可能发生的以及机组寿命期内正常运行的情况。风电机组极限载荷往往发生在极端风况或故障工况所致的停机过程中。极限载荷越大，对风电机组各子系统和零部件的结构强度要求越高，因此须对其进行加强，才能保证零部件不发生失效或破坏。此举将限制机组的风轮直径和制造成本等，严重影响机组的发电性能。因此合理的设计和研究风电机组的载荷控制策略，有效降低机组的极限载荷，对风电机组的最优化选型和成本控制大有裨益。

随着风电机组的大型化发展，机组的叶片更长更柔、塔筒更高更软的趋势，机组的极限载荷大都发生在故障所致的停机过程中。现有风电机组对停机过程中极限载荷的控制方案是：停机过程中，给定一个固定的或阶段性恒定速率的变桨速率，来调节叶片的收桨速度，整个控制逻辑属于开环控制，并不能较好的降低极限载荷。

常规停机过程中发电机转矩是按照线性跌落至0或直接降至0，在主控检测到停机指令后，风轮由于受到风的推力作用，机舱位移传感器的位移信号为正，停机触发时由于叶片收桨卸载和发电机转矩的跌落导致风轮推力减小，因此机舱位移信号由当前位置逐渐减小至负向最大，然后慢慢震荡直至稳定。影响机组载荷特别是停机时极限载荷的主要因素是结构动态响应所致，负载直接减小会加剧结构动态响应对载荷的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组停机状态下的载荷控制方法，解决了负载直接减小加剧结构动态响应对载荷的影响的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种风电机组停机状态下的载荷控制方法，包括以下过程：

在风电机组发生停机时，以当前机舱位移传感器的位移信号为基准，对停机过程中的发电机转矩进行调节；同时以当前机舱加速度信号对停机过程中的收桨速率进行调节；

发电机转矩的调节过程具体包括以下步骤：

S1、停机指令触发时，机舱位移先逐渐减小，发电机转矩逐渐增大，当发电机转矩达到允许最大转矩时，若机舱位移继续减小，保持发电机转矩恒定，直至机舱位移达到最小值；

S2、随后机舱位移开始反方向增大，此时发电机转矩反向减小，机舱位移在本周期内达到最大值时，发电机转矩停止减小；

S3、剩余停机周期内，重复S1和S2，调节发电机转矩，直至桨距角达到50°～60°；

S4、发电机转矩在随后的停机时间内，由当前的发电机转矩给定值开始线性跌落至0。