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申请/专利权人：浙江大学;浙江大学先进电气装备创新中心

摘要：本发明公开了一种用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨指令限幅方法。针对风力发电机组的每根桨叶，将桨叶的叶根挥舞载荷分别发送到两个独立变桨控制回路中获得各自的桨叶独立变桨指令，两个独立变桨控制回路的处理倍频不同，将两个独立变桨控制回路的经动态限幅环节限幅的桨叶独立变桨指令相加后再加上对应的来自风力发电机组集中变桨控制单元的集中变桨角度，获得桨叶变桨指令，进而发送到桨叶的变桨执行机构，实现变桨指令限幅控制。本发明下变桨指令可在不超过变桨执行机构饱和约束的同时，充分地利用变桨执行机构动作自由度，既保障了独立变桨控制系统的性能，又基本规避了限幅对机组转速控制的影响。

主权项：1.一种用于大型风力发电机组独立变桨控制的变桨指令限幅方法，其特征在于，方法包括以下步骤：针对风力发电机组的每根桨叶，将桨叶的叶根挥舞载荷分别发送到两个独立变桨控制回路中获得各自的桨叶独立变桨指令，两个独立变桨控制回路的处理倍频不同，将两个独立变桨控制回路的经动态限幅环节限幅的桨叶独立变桨指令相加后再加上对应的来自风力发电机组集中变桨控制单元的集中变桨角度，获得桨叶变桨指令，进而发送到桨叶的变桨执行机构，实现变桨指令限幅控制；所述的动态限幅环节具体处理包括以下步骤：步骤一：当前采样时刻下，将独立变桨控制回路中d-q轴载荷控制单元输出的dq坐标系下的未限幅变桨角度、集中变桨指令给定的集中变桨角度和集中变桨角速率以及传感器测得的风轮转速发送给变桨角度动态限幅单元，同时将d-q轴载荷控制单元获得的dq坐标系下的未限幅变桨角度、集中变桨指令给定的集中变桨角度以及传感器测得的风轮转速发送给变桨角速率动态限幅单元；步骤二：变桨角度动态限幅单元中，根据当前采样时刻的dq坐标系下未限幅的d轴变桨角度、q轴变桨角度、集中变桨角度、集中变桨角速率和风轮转速采用预设的角度动态限幅算法计算当前采样时刻dq坐标系下变桨角度指令的上下限幅值，再根据当前采样时刻dq坐标系下变桨角度指令的上下限幅值对当前采样时刻dq坐标系下的未限幅变桨角度进行处理计算获得当前采样时刻dq坐标系下的限幅后变桨角度；所述步骤二中，根据dq坐标系下未限幅的d轴变桨角度未限幅的q轴变桨角度集中变桨角度βc、集中变桨角速率和风轮转速Ω，按照以下dq坐标系下变桨角度指令限幅值的角度动态限幅算法计算获得变桨角度动态限幅函数值为： βrest＝max{0,min{βmax-βc,βc-βmin}} 表示关于输入变量βc、Ω的j轴变桨角度动态限幅函数值；μm表示变桨执行机构变桨角度动作自由度分配在独立变桨mP控制回路上的比例系数，ηm表示变桨执行机构变桨角速率动作自由度分配在独立变桨mP控制回路上的比例系数，αj,m表示独立变桨mP控制回路在dq坐标系j轴的变桨角度动作自由度的可利用程度参数；βrest表示变桨执行机构除集中变桨外剩余的变桨角度动作自由度，表示变桨执行机构除集中变桨外剩余的变桨角速率动作自由度；βmax表示变桨执行机构所能驱动的最大桨距角，βmin为最小桨距角，表示变桨执行机构最大变桨角速率，为最小变桨角速率，是变桨角速率动作自由度折算到独立变桨mP控制回路中dq坐标系下的j轴分量；ρj,m表示分配在独立变桨mP控制回路的dq坐标系下j轴的变桨角速率动作自由度占该独立变桨mP控制回路总变桨角速率动作自由度的比重系数，c1为dq坐标系下最大变桨角度相对于的缩放因子，c2为dq坐标系下最大变桨角速率相对于的缩放因子；最终变桨角度指令的上限幅值lim1up等于变桨角度指令的下限幅值lim1low等于步骤三：将当前采样时刻dq坐标系下的限幅后变桨角度和上一采样时刻的动态限幅环节最终输出的带角度和角速率限幅的变桨角度相减后在除以采样周期后获得未限幅的变桨角速率，将未限幅的变桨角速率发送给变桨角速率动态限幅单元；步骤四：变桨角速率动态限幅单元中，根据当前采样时刻的dq坐标系下未限幅的d轴变桨角度、q轴变桨角度、集中变桨角度和风轮转速采用预设的角速率动态限幅算法计算当前采样时刻dq坐标系下的变桨角速率指令的上下限幅值，再根据当前采样时刻dq坐标系下的变桨角速率指令的上下限幅值对未限幅的变桨角速率进行计算获得限幅后变桨角速率，将限幅后变桨角速率再乘以采样周期后加上上一采样时刻的动态限幅环节最终输出带角度和角速率限幅的变桨角度，获得当前采样时刻dq坐标系下的带角度和角速率限幅的变桨角度；所述步骤四中，根据dq坐标系下未限幅的d轴变桨角度未限幅的q轴变桨角度集中变桨角度βc和风轮转速Ω，按照以下dq坐标系下变桨角速率指令限幅值的角速率动态限幅算法计算获得变桨角速率动态限幅函数值： 其中，表示关于输入变量βc、Ω的j轴变桨角速率动态限幅函数值；ηm表示变桨执行机构变桨角速率动作自由度分配在独立变桨P控制回路上的比例系数，表示变桨执行机构除集中变桨外剩余的变桨角速率动作自由度；表示变桨执行机构最大变桨角速率，为最小变桨角速率，是变桨角速率动作自由度折算到独立变桨P控制回路中dq坐标系下的j轴分量；ρj,m表示分配在独立变桨mP控制回路的dq坐标系下j轴的变桨角速率动作自由度占该独立变桨P控制回路总变桨角速率动作自由度的比重系数，c1为dq坐标系下最大变桨角度相对于的缩放因子，c2为dq坐标系下最大变桨角速率相对于的缩放因子；最终变桨角速率指令的上限幅值lim2up等于变桨角速率指令的下限幅值lim2low等于步骤五：将当前采样时刻dq坐标系下的动态限幅环节最终输出的带角度和角速率限幅的变桨角度生成dq坐标系下d-q轴带角度和角速率限幅的变桨指令，并发送给反坐标变换模块。

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