风力发电机组的叶片失速控制方法及装置与流程

文档序号:19869956发布日期:2020-02-08 05:44阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种风力发电机组的叶片失速控制方法,所述方法包括:

获取风力发电机组的运行状态数据和运行环境数据;

当获取的运行状态数据和运行环境数据满足预设条件时,通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态;

当确定风力发电机组叶片处于失速状态时,通过对连续的两个预设时间段内的输出功率均值与功率设计均值的第一差值百分比进行比较来确定叶片处于失速状态下的最优桨距角。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,风力发电机组的运行状态数据包括叶轮转速和风速,并且风力发电机组的运行环境数据包括空气密度。

3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预设条件包括第一预设条件和第二预设条件,

其中,当获取的运行状态数据和运行环境数据满足第一预设条件时,利用风力发电机组的设计功率曲线和实际功率曲线来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件,

当实际功率曲线满足第二预设条件时,通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态。

4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,第一预设条件包括获取的空气密度小于或等于在理想状况下叶片处于失速状态的空气密度与特定空气密度裕量之和以及获取的叶轮转速大于或等于风力发电机组叶轮的最大转速与特定发电机转速系数之积,

其中,当获取的运行状态数据和运行环境数据不满足第一预设条件时,则确定风力发电机组的叶片未处于失速状态。

5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,利用风力发电机组的设计功率曲线和实际功率曲线来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件的步骤包括:

通过对获取的风速进行转化来获得与所述设计功率曲线具有相同空气密度的实际功率曲线;

将转化后的实际功率曲线与所述设计功率曲线进行比较;

根据比较结果选取风速段来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件,其中,所述风速段是在相同风速段内所述设计功率曲线的功率设计值与实际功率值之间的差值大于或等于预设值的风速段。

6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,确定实际功率曲线是否满足第二预设条件的步骤还包括:

以预定风速为步长,将选取的风速段划分为多个子风速段;

分别计算所述多个子风速段中的每个子风速段的实际功率均值与相应的功率设计均值的第二差值百分比;

根据每个子风速段中的第二差值百分比来计算选取的风速段的差值百分比均值;

通过对计算出的差值百分比均值与第一预设阈值进行比较来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,确定实际功率曲线是否满足第二预设条件的步骤包括:

当计算出的差值百分比均值大于或等于第一预设阈值时,确定出实际功率曲线满足第二预设条件;

当计算出的差值百分比均值小于第一预设阈值时,确定出风力发电机组的叶片未处于失速状态。

8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态的步骤包括:

按照预定周期以预定角度为步长将风力发电机组叶片的桨距角从理论最优桨距角逐步改变到使叶片摆脱失速状态的理论最大桨距角;

在每次改变叶片桨距角时,通过将所述预定周期内的输出功率均值和相应的所述预定周期内的功率设计均值的第三差值百分比与第二预设阈值进行比较来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态。

9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,通过将第三差值百分比与第二预设阈值进行比较来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态的步骤包括:

如果计算出的第三差值百分比小于第二预设阈值,则确定风力发电机组叶片处于失速状态;

如果直到将叶片桨距角改变为所述最大桨距角时计算出的第三差值百分比仍大于或等于第二预设阈值,则确定风力发电机组叶片未处于失速状态。

10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,确定叶片处于失速状态下的最优桨距角步骤包括:

以特定角度为步长,将叶片的桨距角从所述理论最优桨距角逐步向所述最大桨距角进行调整;

每调整一次叶片的桨距角,将调整后的桨距角保持所述预定时间段以计算所述预定时间段内的输出功率均值以及平均风速。

11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,确定叶片处于失速状态下的最优桨距角的步骤包括:

将计算出的平均风速转化为所述设计功率曲线下的风速;

根据计算出的输出功率均值和与转化后的风速相应的功率设计均值来计算以获得第一差值百分比;

通过对当前的所述预设时间段的第一差值百分比与前一个所述预设时间段的第一差值百分比进行比较来确定叶片在失速状态下的最优桨距角。

12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,确定叶片处于失速状态下的最优桨距角的步骤还包括:

当当前的所述预设时间段的第一差值百分比小于前一个所述预设时间段的第一差值百分比时,计算下一个所述预设时间段的第一差值百分比,对当前的所述预设时间段的第一差值百分比与下一个所述预设时间段的第一差值百分比进行比较;

当当前的所述预设时间段的第一差值百分比大于或等于前一个所述预设时间段的第一差值百分比时,将前一个所述预设时间段的桨距角确定为叶片处于失速状态下的最优桨距角。

13.一种风力发电机组的叶片失速控制装置,所述装置包括:

数据获取模块,用于获取风力发电机组的运行状态数据和运行环境数据;

叶片失速确定模块,用于确定获取的运行状态数据和运行环境数据是否满足预设条件,并且当获取的运行状态数据和运行环境数据满足预设条件时,通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态;

叶片失速控制模块,用于当确定风力发电机组叶片处于失速状态时,通过对连续的两个预设时间段内的输出功率均值与功率设计均值的第一差值百分比进行比较来确定叶片处于失速状态下的最优桨距角。

14.如权利要求13所述的装置,其特征在于,风力发电机组的运行状态数据包括叶轮转速和风速,并且风力发电机组的运行环境数据包括空气密度。

15.如权利要求14所述的装置,其特征在于,所述预设条件包括第一预设条件和第二预设条件,

其中,当获取的运行状态数据和运行环境数据满足第一预设条件时,叶片失速确定模块利用风力发电机组的设计功率曲线和实际功率曲线来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件,

当实际功率曲线满足第二预设条件时,叶片失速确定模块通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态。

16.如权利要求15所述的装置,其特征在于,第一预设条件包括获取的空气密度小于或等于在理想状况下叶片处于失速状态的空气密度与特定空气密度裕量之和以及获取的叶轮转速大于或等于风力发电机组叶轮的最大转速与特定发电机转速系数之积,

其中,当获取的运行状态数据和运行环境数据不满足第一预设条件时,则叶片失速确定模块确定风力发电机组的叶片未处于失速状态。

17.如权利要求3所述的装置,其特征在于,叶片失速确定模块用于:

通过对获取的风速进行转化来获得与所述设计功率曲线具有相同空气密度的实际功率曲线;

将转化后的实际功率曲线与所述设计功率曲线进行比较;

根据比较结果选取风速段来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件,其中,所述风速段是在相同风速段内所述设计功率曲线的功率设计值与实际功率值之间的差值大于或等于预设值的风速段。

18.如权利要求17所述的装置,其特征在于,叶片失速确定模块还用于:

以预定风速为步长,将选取的风速段划分为多个子风速段;

分别计算所述多个风速段中的每个子风速段的实际功率均值与相应的功率设计均值的第二差值百分比;

根据每个子风速段中的第二差值百分比来计算选取的风速段的差值百分比均值;

通过对计算出的差值百分比均值与第一预设阈值进行比较来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件。

19.如权利要求18所述的装置,其特征在于,叶片失速确定模块还用于:

当计算出的差值百分比均值大于或等于第一预设阈值时,确定出实际功率曲线满足第二预设条件;

当计算出的差值百分比均值小于第一预设阈值时,确定出风力发电机组的叶片未处于失速状态。

20.如权利要求13所述的装置,其特征在于,叶片失速确定模块还用于:

按照预定周期以预定角度为步长将风力发电机组叶片的桨距角从理论最优桨距角逐步改变到使叶片摆脱失速状态的理论最大桨距角;

在每次改变叶片桨距角时,通过将所述预定周期内的输出功率均值和相应的所述预定周期内的功率设计均值的第三差值百分比与第二预设阈值进行比较来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态。

21.如权利要求20所述的装置,其特征在于,

如果计算出的第三差值百分比小于第二预设阈值,则叶片失速确定模块确定风力发电机组叶片处于失速状态,

如果直到将叶片桨距角改变为所述最大桨距角时计算出的第三差值百分比仍大于或等于第二预设阈值,则叶片失速确定模块确定风力发电机组叶片未处于失速状态。

22.如权利要求13所述的装置,其特征在于,叶片失速控制模块用于:

以特定角度为步长,将叶片的桨距角从所述理论最优桨距角逐步向所述最大桨距角进行调整;

每调整一次叶片的桨距角,将调整后的桨距角保持所述预定时间段以计算所述预定时间段内的输出功率均值以及平均风速。

23.如权利要求22所述的装置,其特征在于,叶片失速控制模块还用于:

将计算出的平均风速转化为所述设计功率曲线下的风速;

根据计算出的输出功率均值和与转化后的风速相应的功率设计均值来计算以获得第一差值百分比;

通过对当前的所述预设时间段的第一差值百分比与前一个所述预设时间段的第一差值百分比进行比较来确定叶片在失速状态下的最优桨距角。

24.如权利要求23所述的装置,其特征在于,叶片失速控制模块还用于:

当当前的所述预设时间段的第一差值百分比小于前一个所述预设时间段的第一差值百分比时,计算下一个所述预设时间段的第一差值百分比,对当前的所述预设时间段的第一差值百分比与下一个所述预设时间段的第一差值百分比进行比较;

当当前的所述预设时间段的第一差值百分比大于或等于前一个所述预设时间段的第一差值百分比时,将前一个所述预设时间段的桨距角确定为叶片处于失速状态下的最优桨距角。

25.一种计算机可读存储介质,存储有程序,其特征在于,所述程序包括用于执行如权利要求1-12中的任一项所述方法的指令。

26.一种计算机,包括存储有计算机程序的可读介质,其特征在于,所述计算机程序包括用于执行如权利要求1-12中的任一项所述方法的指令。

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