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龙图腾网获悉明阳智慧能源集团股份公司申请的专利风电机组的极端水平风切变识别及降载控制方法与系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116221013B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310166970.8，技术领域涉及：F03D7/00；该发明授权风电机组的极端水平风切变识别及降载控制方法与系统是由李刚;马冲;卢军;陈思范设计研发完成，并于2023-02-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本风电机组的极端水平风切变识别及降载控制方法与系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种风电机组的极端水平风切变识别及降载控制方法与系统，包括：获取叶根两个方向的叶根弯矩，即叶根挥舞弯矩和叶根摆振弯矩，根据当前测量变桨角度，通过旋转变换获得叶根面外弯矩；获取当前叶片方位角，对叶根面外弯矩进行坐标变换，计算得到风轮摆振弯矩；基于风轮摆振弯矩和当前平均风速，计算得到水平风切变系数，当水平风切变系数超过预设阈值时，识别当前风况为极端水平风切变；当前风况识别为极端水平风切变时，计算输出附加独立变桨指令，叠加在变桨控制器输出的变桨指令上，在风轮上产生的附加弯矩与风轮摆振弯矩相消减。本发明基于测量的叶根载荷，识别当前是否为极端水平风切变，并通过附加独立变桨指令实现降低载荷。

本发明授权风电机组的极端水平风切变识别及降载控制方法与系统在权利要求书中公布了：1.风电机组的极端水平风切变识别及降载控制方法，其特征在于，执行以下操作： 获取叶根两个方向的叶根弯矩，即叶根挥舞弯矩和叶根摆振弯矩，根据当前测量变桨角度，通过旋转变换获得叶根面外弯矩； 获取当前叶片方位角，对叶片的叶根面外弯矩进行坐标变换，计算得到风轮摆振弯矩； 基于风轮摆振弯矩和当前平均风速，计算得到水平风切变系数，当水平风切变系数超过预设阈值时，识别当前风况为极端水平风切变； 当前风况识别为极端水平风切变时，计算输出附加独立变桨指令，叠加在变桨控制器输出的变桨指令上，在风轮上产生的附加弯矩与风轮摆振弯矩相消减； 每支叶片的叶根位置都需要安装载荷传感器，称为叶根载荷传感器；通过所述叶根载荷传感器能够实时测量叶根两个方向的弯矩，即叶根挥舞弯矩和叶根摆振弯矩；所述叶根挥舞弯矩是指叶片从压力面向吸力面弯曲变形所产生的载荷，压力面受拉伸同时吸力面受压缩定义为叶根挥舞弯矩的正方向；所述叶根摆振弯矩是指叶片从尾缘向前缘弯曲变形所产生的载荷，尾缘受拉伸同时前缘受压缩定义为叶根摆振弯矩正方向； 所述叶根面外弯矩是指叶片相对于风轮平面，与风轮平面相垂直方向上弯曲变形所产生的叶根弯矩；所述叶根面外弯矩的正方向定义为叶片垂直于风轮平面，沿着机舱尾部弯曲的方向；由于风电机组在运行过程中变桨持续动作，为获得叶根面外弯矩，需要对叶根挥舞弯矩和叶根摆振弯矩作旋转变换； 所述叶根面外弯矩的计算公式如下： 在上式中，Mout1表示第一支叶片的叶根面外载荷；Mout2表示第二支叶片的叶根面外载荷；Mout3表示第三支叶片的叶根面外载荷；Mflap1表示传感器测量的第一支叶片叶根挥舞弯矩；Mflap2表示传感器测量的第二支叶片叶根挥舞弯矩；Mflap3表示传感器测量的第三支叶片叶根挥舞弯矩；Medge1表示传感器测量的第一支叶片叶根摆振弯矩；Medge2表示传感器测量的第二支叶片叶根摆振弯矩；Medge3表示传感器测量的第三支叶片叶根摆振弯矩；表示滤波平均变桨角度； 其中，所述滤波平均变桨角度的计算公式如下： 在上式中，Fβs表示变桨角度滤波器，包含低通滤波器和带阻滤波器；表示传感器测量的第一支叶片变桨角度；表示传感器测量的第二支叶片变桨角度；表示传感器测量的第三支叶片变桨角度； 通过方位角传感器采集获得当前叶片方位角；所述风轮摆振弯矩反映了风轮平面在水平方向上的受力不平衡，由于水平风切变的存在，风轮左半平面的风速与右半平面的风速不相等，导致风轮左半平面与右半平面的推力不平衡，因此产生了风轮摆振弯矩； 所述风轮摆振弯矩的参考坐标系是固定坐标系，坐标系固定在轮毂中心，相对机舱静止，不随风轮共同旋转；所述叶根面外弯矩的参考坐标系是旋转坐标系，坐标系固定在风轮上，随风轮共同旋转；为获得风轮摆振弯矩，需要将旋转坐标系下的叶根面外弯矩变换到固定坐标系； 所述风轮摆振弯矩的计算公式如下： 在上式中，MQ表示风轮摆振弯矩；Mout1表示第一支叶片的叶根面外载荷；Mout2表示第二支叶片的叶根面外载荷；Mout3表示第三支叶片的叶根面外载荷；表示第一支叶片测量的方位角； 当风电机组遇到极端水平风切变，风轮左半平面风速与右半平面风速不相等，导致风轮左半平面推力与右半平面推力不平衡，因此在风轮上产生了大的风轮摆振弯矩；所述风轮摆振弯矩与水平风切变系数存在明显的线性关系，因此应用风轮摆振弯矩能够推导出水平风切变系数； 考虑偏航对风误差的存在，在风轮摆振弯矩中有一部分是偏航误差引起的弯矩，因此在水平风切变系数计算过程中，需扣除偏航误差的影响；所述水平风切变系数的计算公式如下： 在上式中，表示水平风切变系数；表示平均风速，为测量风速进行滑动平均滤波得到；表示风轮摆振弯矩到水平风切变系数的比例因子，通过平均风速查表获得；表示风轮摆振弯矩到水平风切变系数的偏置因子，通过平均风速查表获得；Φyaw表示平均偏航误差角；表示偏航误差到水平风切变的影响因子，通过平均风速查表获得； 若水平风切变系数超过正常风切变系数，达到特定数值，则应识别当前风况为极端水平风切变；因此，设定极端水平风切变阈值，当监测到水平风切变系数超过极端水平风切变阈值，将极端水平风切变状态标志位设置为true，否则设置为false；所述极端水平风切变状态标志位定义如下： 在上式中，表示极端水平风切变状态标志位；表示水平风切变系数；Hmax表示极端水平风切变阈值；if表示条件判断，or表示逻辑运算“或”，other表示其它情况。

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