[发明专利]一种风力发电机阵风降载运行控制方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机阵风降载运行控制方法，包括通过激光测风雷达得到风机处的测量风速；通过机舱顶部风向标得到风向，若激光测风雷达所测风向和机舱顶部风向标所测风向偏差在设定度以内，则以激光雷达所测风向为基准执行偏航动作，否则，以机舱顶部风向标所测风向为基准执行偏航动作，确保风机准确对风；根据发电机功率与转矩的关系，通过牛顿迭代算法预估得到估计风速值；通过风速计测量风机机舱处的风速，得到机舱处测量风速值，根据机舱处测量风速值和估计风速值得到机舱处的风速值；根据测量风速与机舱处风速的风速差值，得到变桨补偿系数，根据变桨系数，得到变桨补偿值，变桨控制器根据变桨补偿值控制风机变桨。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体是一种风力发电机阵风降载运行控制方法。

背景技术

目前，中国风电总装机规模已据世界第一，风力发电机陆上风机的单机容量已从之前的1MW、1.5MW发展为6MW级别，海上风机也从之前的1.5MW、3MW级别发展为10MW、12MW，甚至16MW的级别，风机单机容量的增加，也必须以叶片长度的增加为支撑，目前，风力发电机的叶片长度已增加至102米的长度，风机叶片长度的增加，会有较大的挥舞和摆动问题，使风力发电机要面临较大的疲劳载荷及极限载荷问题，设计时也不断的增加塔筒重量和机械强度，这样会带来较大的设计成本，因此，有必要设计一种降载方法，使风力发电机在阵风下也能从容面对阵风问题，有效降低风机载荷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电机阵风降载运行控制方法，包括如下步骤：

步骤一，通过激光测风雷达采集距离风力发电机风机设定距离处的风速数据和风向数据，根据风速数据得到风机处的测量风速；

步骤二，通过机舱顶部风向标得到风向，若激光测风雷达所测风向和机舱顶部风向标所测风向偏差在设定度以内，则以激光雷达所测风向为基准执行偏航动作，否则，以机舱顶部风向标所测风向为基准执行偏航动作，确保风机准确对风；

步骤三，根据发电机功率与转矩的关系，通过牛顿迭代算法预估得到估计风速值；

步骤四，通过风速计测量风机机舱处的风速，得到机舱处测量风速值，根据机舱处测量风速值和估计风速值得到机舱处的风速值；

步骤五，根据测量风速与机舱处风速的风速差值，得到变桨补偿系数，根据变桨系数，得到变桨补偿值，变桨控制器根据变桨补偿值控制风机变桨。

进一步的，所述的根据风速数据得到风机处的测量风速，包括如下过程：

风速按如下方式进行计算：

V_LOS1，2＝w cosα±u sinα

其中的V为激光雷达合成风速；u为激光雷达切向风速；w为激光雷达轴向风速；V_los1为los1激光束方向风速；V_los2为los2激光束方向风速；α为los1激光束和los2激光束与轴线的夹角；为相对风向得到激光测风雷达的风速V；

将激光雷达的测量风速做平滑滤波处理：

为第n次采样的滤波数据输出；X_n-i为第n-i次的采样数据；N为平均时间系数，滑动平均值即为测量风速，记为V_lidar。

进一步的，所述的根据发电机功率与转矩的关系，通过牛顿迭代算法预估得到估计风速值，包括如下过程：

根据发电机功率与转矩的关系，可做如下计算：