[发明专利]双馈式变速变桨风力发电机组的独立变桨距控制方法

摘要

本发明提供双馈式变速变桨风力发电机组的独立变桨距控制方法，具有如下优点通过对转速偏差采用前馈控制来补偿风速测量误差，无需测量多位置的风速变化，避免增加额外的成本；简化了前馈控制系统，降低了对前馈控制精度的要求，为工程上实现简单的前馈补偿创造了条件；比纯反馈控制具有控制精度高、响应速度快的特点；使用带通滤波器对叶片根部载荷输入量进行滤波处理，能同时将特定频率范围内的信号去除低频漂移和抑制高频扰动；可以产生一个反映风轮位置状态的方位角补偿信号，使风机在不同风速下保持期望输出桨距角的准确性；相对于PI控制器，采用积分器处理变换后的载荷量能够有效降低控制器的设计难度，使该技术更具实际应用价值。

主权项

双馈式变速变桨风力发电机组的独立变桨距控制方法，包括：步骤A：统一变桨控制部分，即由统一变桨距控制算法计算出统一桨距角给定β，该步骤A进一步包括:步骤A1：测量风力发电机组的发电机转速ωmea；步骤A2：将发电机转速ωmea与设定转速ωset进行差值运算得到转速偏差Δω；步骤A3：PI控制，即PI控制器利用步骤A2中得到的转速偏差Δω，并按照拉普拉斯关系式得出变桨控制期望输出的桨距角β0，其中，KP为PI控制器的比例系数，TP为积分时间常数；步骤A4：前馈控制，即检测出发电机转速扰动Δω，等同于步骤A2所述的转速偏差，再通过动态前馈控制器计算出期望的前馈扰动补偿桨距角Δβ0；步骤A5：根据步骤A3中PI控制期望输出的桨距角β0和步骤A4中前馈控制期望输出的前馈扰动补偿桨距角Δβ0进行加法运算，即β0+Δβ0；步骤A6：由桨距角限制器对β0+Δβ0作限制处理后输出相应的统一桨距角给定β；步骤B：独立变桨控制部分，该步骤B进一步包括：步骤B1：通过载荷传感器和绝对值编码器分别测量出三个叶片根部y方向载荷My1、My2、My3和风轮方位角ψ；步骤B2：利用主控制器将三桨叶叶片根部的y方向载荷My1、My2、My3及风轮方位角ψ进行Coleman变换，变换为倾覆载荷分量Mtilt和偏航载荷分量Myaw；步骤B3：两个载荷分量Mtilt、Myaw各由一个带增益的积分器转化成对应的桨距角分量，即得出d轴和q轴期望输出的桨距角θ2、θ3，θ2、θ3分别为变换得到d‑q轴下的倾斜方向和偏航方向的变桨角；步骤B4：给出风轮方位补偿角Δψ并与风轮方位角ψ进行加法运算：ψ+Δψ，将运算后的结果连同期望桨距角θ2、θ3进行Coleman反变换，即可得出独立变桨距控制期望输出的独立桨距角给定β1、β2、β3；步骤B5：对输出的独立桨距角给定β1、β2、β3分别进行低通滤波和桨距角大小限制处理后输出；步骤C：将经步骤B5处理的独立桨距角给定β1、β2、β3分别与统一桨距角给定β进行加法运算后，输出叶片1的桨距角给定β+β1、叶片2的桨距角给定β+β2及叶片3的桨距角给定β+β3。