[发明专利]一种激光测风雷达的永磁风力发电机变桨控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种激光测风雷达的永磁风力发电机变桨控制系统及方法，利用大数据处理方式建立将风速大小、当前桨距角和发电参数进行数值量化的第一匹配关系；风力发电控制系统实时二次采集风力发电机的发电参数，基于多次测量的发电参数和第一匹配关系计算桨距角的变化值，并建立发电参数的差值与桨距角变化值之间的第二匹配关系；根据每次计算桨距角变化值时采集两个发电参数的时间采集点，确定变桨驱动模块的驱动时长与桨距角变化值之间的第三匹配关系；基于发电机的额定功率、第二匹配关系和第三匹配关系计算驱动时长，变桨驱动模块按照驱动时长调整叶片的桨距角；本发明提高了变桨控制的精度，加快了变桨控制的速度。

技术领域

本发明涉及测风雷达技术领域，具体涉及一种激光测风雷达的永磁风力发电机变桨控制系统及方法。

背景技术

风力发电机系统中能量传递和转换路径为：风力机把捕获的流动空气的动能转换为机械能，直驱系统中的永磁同步发电机把风力机传递的机械能转换为频率和电压随风速变化而变化的不控电能，变流器把不控的电能转换为频率和电压与电网同步的可控电能并馈入电网，从而最终实现直驱系统的发电并网控制。

而变桨系统则用于调整风力机把捕获的流动空气的能力，从而用于启动风力发电机，或者使风力发电机的发电功率趋于稳定，因此变桨系统的控制包括三个方面：启动状态、欠功率状态和额定功率状态。现有的变桨调浆机构的动能系统，大多为气缸驱动或者电机驱动，其中，电动变桨系统由风力机组内部市电作为动力源，通过电动伺服系统经由减速机构传动之后驱动叶片完成桨距角调节，电动变桨系统通常由驱动单元、电动机、储能单元(电池或者电容)、逻辑控制单元、外部传感器组成。而具体确定桨距角的变化值的计算方式为通过电动伺服系统与叶片转动的传动比获得，即通过计算电动伺服系统的传动角度，结合传动比来确定叶片的桨距角变化值，以及当前的桨距角。

但是上述计算方式存在的缺陷为：由于电动伺服系统的伺服误差以及传动误差，导致传动比存在移动的计算误差，导致桨距角的调整方式存在误差，需要多次的反馈调整，才能将桨距角调整至合适角度，从而严重影响调整速度，对于超风速的情况来说，影响发电机的安全系数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光测风雷达的永磁风力发电机变桨控制系统及方法，以解决现有技术中由于电动伺服系统的伺服误差以及传动误差，导致传动比存在移动的计算误差，导致桨距角的调整方式存在误差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种激光测风雷达的永磁风力发电机变桨控制方法，包括以下步骤：

步骤100、利用风速传感器采集当前的风速大小，且风力发电控制系统一次采集风力发电机的当前发电参数，利用大数据处理方式建立将风速大小、当前桨距角和发电参数进行数值量化的第一匹配关系；

步骤200、根据变角恒频模式确定变桨驱动模块对每个叶片的调整方向，根据风力发电机的转动方向，以其中一个叶片检测到的风速作为下一个叶片的待定风速，所述风力发电控制系统调控所述变桨驱动模块驱动每个叶片做变桨圆周运动，所述风力发电控制系统实时二次采集风力发电机的发电参数，基于多次测量的发电参数和第一匹配关系计算桨距角的变化值，并建立发电参数的差值与桨距角变化值之间的第二匹配关系；

步骤300、根据每次计算桨距角变化值时采集两个发电参数的时间采集点，确定所述变桨驱动模块的驱动时长与桨距角变化值之间的第三匹配关系；

步骤400、基于发电机的额定功率以及第二匹配关系确定风力发电机变桨的桨距角变化值，并结合第三匹配关系和桨距角变化值计算驱动时长，所述变桨驱动模块按照驱动时长调整每个叶片的转动方向。

作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，所述发电参数包括发电电压和发电功率，其中，所述发电电压和发电功率与所述风速大小呈正比，风速越大，叶片的转动速率越大，所述发电电压和发电功率越大，风速越小，叶片的转动速率越小，所述发电电压和发电功率越小；