变桨方位角测量方法、轮毂转速测量方法及风力发电机组技术

本申请公开变桨方位角测量方法、轮毂转速测量方法及风力发电机组。该变桨方位角测量方法，包括：获取设置在桨叶对应的变桨驱动装置内的三向加速度传感器感知的三个加速度分量；根据所述三个加速度分量，确定所述桨叶的变桨方位角。该轮毂转速测量方法，包括：以第一时间间隔，根据所述的变桨方位角测量方法，确定任一桨叶的变桨方位角；以第二时间间隔，更新变桨方位角时间序列，其中，所述第二时间间隔为所述第一时间间隔的整数倍；根据更新后的变桨方位角时间序列，确定任一桨叶围绕轮毂中心轴线转动的角速度，以使得所述角速度作为测量到的轮毂转速进行展示。该方法实现在变桨系统内独立、准确地测量变桨方位角和轮毂转速。准确地测量变桨方位角和轮毂转速。准确地测量变桨方位角和轮毂转速。

【技术实现步骤摘要】
变桨方位角测量方法、轮毂转速测量方法及风力发电机组


[0001]本申请涉及大型风力发电机组变桨控制
，具体涉及变桨方位角测量方法、轮毂转速测量方法及风力发电机组。

技术介绍

[0002]在双碳(碳达峰、碳中和)背景下，随着可再生能源发电装机容量的迅猛增加，以及新能源电力工业降本增效的需要，风电机组的数字化与智能化已成产业发展总趋势。
[0003]变桨系统是大型风力发电机组(以下称风电机组或风机)的重要组成部件。在风电机组正常运行过程中，根据风场风速和发电机发电功率，可以通过各变桨系统实时调节桨叶位置来维持风电机组发电功率的稳定，实现最大能量捕获。另外，在风电机组报故障时，各变桨系统执行顺桨动作，以利用气动刹车使得风机安全停机。
[0004]在不同的变桨方位角时，由于叶片(长度数十米，重达数吨)的负重各不相同，导致变桨系统执行顺桨或开桨动作时，对变桨电机输出扭矩的要求各不相同。同时，变桨系统在不同的方位角时，变桨电机的刹车盘的受力也不同，相应地，所需要的刹车力矩也各不相同。所以，在实现变桨系统智能控制时或进行变桨刹车力矩检测时，获取准确的变桨方位角这一参数意义非常重大。
[0005]通常，风机主控系统通过安装在低速轴的接近开关或安装在高速轴的编码器来测量轮毂转速，并将测量得到的轮毂转速通过滑环发送至变桨系统。因此，当风机主控系统或滑环出现异常时，变桨系统将无从获取轮毂转速。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术的以上问题，本申请提供变桨方位角测量方法、轮毂转速测量方法及风力发电机组，实现在变桨系统内独立、准确地测量变桨方位角和轮毂转速。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种风力发电机组变桨方位角测量方法，包括：
[0008]获取设置在桨叶对应的变桨驱动装置内的三向加速度传感器感知的三个加速度分量；
[0009]根据所述三个加速度分量，确定所述桨叶的变桨方位角。
[0010]进一步地，所述变桨驱动装置用于跟随所述桨叶围绕轮毂中心轴线转动；
[0011]穿过所述三向加速度传感器的质心且与叶轮转动平面平行的平面为所述三向加速度传感器的安装平面；
[0012]位于所述安装平面内，穿过所述三向加速度传感器的质心且与轮毂中心轴线垂直的方向为定位轴向；
[0013]所述三向加速度传感器感知的三个加速度分量包括沿所述轮毂中心轴线方向的第一加速度分量、沿所述定位轴向的第二加速度分量、与所述第一加速度分量、所述第二加速度分量分别垂直的第三加速度分量。
[0014]进一步地，所述根据所述三个加速度分量，确定所述桨叶的变桨方位角，包括：
[0015]根据所述第一加速度分量、所述第二加速度分量、所述第三加速度分量，确定所述第二加速度分量与水平面的第二夹角；
[0016]根据所述第一加速度分量、所述第二加速度分量、所述第三加速度分量，确定所述第三加速度分量与水平面的第三夹角；
[0017]根据所述第二夹角、所述第三夹角，确定所述桨叶的变桨方位角。
[0018]进一步地，所述根据所述第二夹角、所述第三夹角，确定所述桨叶的变桨方位角，包括：
[0019]若所述第三夹角大于零且所述第二夹角大于零，则确定360
°
与所述第三夹角之差为所述桨叶的变桨方位角；
[0020]若所述第三夹角小于零且所述第二夹角大于零，则确定所述第三夹角的绝对值为所述桨叶的变桨方位角；
[0021]若所述第三夹角小于零且所述第二夹角小于零，则确定180
°
与所述第三夹角之和为所述桨叶的变桨方位角；
[0022]若所述第三夹角大于零且所述第二夹角小于零，则确定180
°
与所述第三夹角之和为桨叶的变桨方位角。
[0023]第二方面，本专利技术提供一种风力发电机组轮毂转速测量方法，包括：
[0024]以第一时间间隔，根据如第一方面说明的变桨方位角测量方法，确定任一桨叶的变桨方位角；
[0025]以第二时间间隔，更新变桨方位角时间序列，其中，所述第二时间间隔为所述第一时间间隔的整数倍；
[0026]根据更新后的变桨方位角时间序列，确定任一桨叶围绕轮毂中心轴线转动的角速度，以使得所述角速度作为测量到的轮毂转速进行展示。
[0027]进一步地，每个所述变桨方位角分别对应一个确定时刻；
[0028]所述变桨方位角时间序列包括多个变桨方位角，
[0029]所述变桨方位角时间序列包括的所述多个变桨方位角分别对应的确定时刻依次具有所述第二时间间隔，其中，最靠前的变桨方位角对应的确定时刻最早，最靠后的变桨方位角对应的确定时刻最晚；
[0030]所述更新变桨方位角时间序列，包括：
[0031]去除最靠前的变桨方位角，保留其他的变桨方位角，加入最新确定的变桨方位角，以使得所述最新确定的变桨方位角作为更新后的变桨方位角时间序列中最靠后的变桨方位角。
[0032]进一步地，所述根据更新后的变桨方位角时间序列，确定任一桨叶围绕轮毂中心轴线转动的角速度，包括：在更新后的变桨方位角时间序列内包括M个变桨方位角时，
[0033]依次从更新后的变桨方位角时间序列内取出相邻的两个变桨方位角，确定一个瞬时角速度，直到确定出M
‑
1个瞬时角速度；
[0034]根据确定出的M
‑
1个瞬时角速度，确定任一桨叶围绕轮毂中心轴线转动的角速度，以使得所述角速度作为测量到的轮毂转速进行展示。
[0035]进一步地，所述从更新后的变桨方位角时间序列内取出相邻的两个变桨方位角，确定一个瞬时角速度，包括：
[0036]所述相邻的两个变桨方位角包括：靠后的变桨方位角、靠前的变桨方位角；
[0037]在所述靠后的变桨方位角与所述靠前的变桨方位角之差的绝对值小于预设的数值时，确定所述靠后的变桨方位角与所述靠前的变桨方位角之差与所述第二时间间隔的商作为确定的瞬时角速度；
[0038]在所述靠后的变桨方位角与所述靠前的变桨方位角之差大于预设的数值时，确定所述靠后的变桨方位角与所述靠前的变桨方位角及360的差与所述第二时间间隔的商作为确定的瞬时角速度；
[0039]在所述靠前的变桨方位角与所述靠后的变桨方位角之差大于预设的数值时，确定所述靠后的变桨方位角与所述靠前的变桨方位角及
‑
360的差与所述第二时间间隔的商作为确定的瞬时角速度。
[0040]进一步地，还包括：分别确定设置在轮毂上的多个桨叶分别围绕轮毂中心轴线转动的角速度；
[0041]根据多个桨叶分别围绕轮毂中心轴线转动的角速度，确定轮毂转速，以进行展示。
[0042]第三方面，本专利技术提供一种风力发电机组，设置有计算机设备，所述计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现在第一方面说明的变桨方位角测量方法，和在第二方面说明的轮毂转速测量方法。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组变桨方位角测量方法，其特征在于，包括：获取设置在桨叶对应的变桨驱动装置内的三向加速度传感器感知的三个加速度分量；根据所述三个加速度分量，确定所述桨叶的变桨方位角。2.根据权利要求1所述的变桨方位角测量方法，其特征在于，所述变桨驱动装置用于跟随所述桨叶围绕轮毂中心轴线转动；穿过所述三向加速度传感器的质心且与叶轮转动平面平行的平面为所述三向加速度传感器的安装平面；位于所述安装平面内，穿过所述三向加速度传感器的质心且与轮毂中心轴线垂直的方向为定位轴向；所述三向加速度传感器感知的三个加速度分量包括沿所述轮毂中心轴线方向的第一加速度分量、沿所述定位轴向的第二加速度分量、与所述第一加速度分量、所述第二加速度分量分别垂直的第三加速度分量。3.根据权利要求2所述的变桨方位角测量方法，其特征在于，所述根据所述三个加速度分量，确定所述桨叶的变桨方位角，包括：根据所述第一加速度分量、所述第二加速度分量、所述第三加速度分量，确定所述第二加速度分量与水平面的第二夹角；根据所述第一加速度分量、所述第二加速度分量、所述第三加速度分量，确定所述第三加速度分量与水平面的第三夹角；根据所述第二夹角、所述第三夹角，确定所述桨叶的变桨方位角。4.根据权利要求3所述的变桨方位角测量方法，其特征在于，所述根据所述第二夹角、所述第三夹角，确定所述桨叶的变桨方位角，包括：若所述第三夹角大于零且所述第二夹角大于零，则确定360
°
与所述第三夹角之差为所述桨叶的变桨方位角；若所述第三夹角小于零且所述第二夹角大于零，则确定所述第三夹角的绝对值为所述桨叶的变桨方位角；若所述第三夹角小于零且所述第二夹角小于零，则确定180
°
与所述第三夹角之和为所述桨叶的变桨方位角；若所述第三夹角大于零且所述第二夹角小于零，则确定180
°
与所述第三夹角之和为桨叶的变桨方位角。5.一种风力发电机组轮毂转速测量方法，其特征在于，包括：以第一时间间隔，根据权利要求1至4中任一项所述的变桨方位角测量方法，确定任一桨叶的变桨方位角；以第二时间间隔，更新变桨方位角时间序列，其中，所述第二时间间隔为所述第一时间间隔的整数倍；根据更新后的变桨方位角时间序列，确定任一桨叶围绕轮毂中心轴线转动的角速度，以使得所述角速度作为测量到的轮毂转速进行展示。6.根据权利要求5所述的轮毂转速测量方法，其特征在于，每个所述变桨方位角分别对应一个确定时刻；所述变桨...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仁河，田月葆，刘志，管宇，李磊，王子腾，
申请(专利权)人：华锐风电科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：