一种防止风力发电机组叶片失速的控制方法与流程

本发明涉及风力发电机组，尤其是一种防止风力发电机组叶片失速的控制方法。

背景技术：

1、叶片是风电机组吸收能量的关键部件，随着风电行业的不断发展，风电装机容量不断增加，叶片直径越来越长，越来越柔。叶片气动特性直接影响机组的发电效果及安全。叶片的失速特性是叶片气动特性的关键指标。随着山区风场和高海拔区风场的开发，在高海拔区域，空气密度比较稀薄，当风电机组在接近额定风速附近运行时，叶片易出现失速现象。失速现象会降低叶片的气动效率，使其达不到设计要求，影响能量捕获，进而影响风力发电机组的功率输出，同时伴随有叶片失速颤振，带来叶片损伤。

2、失速现象产生的原因在于，风力发电机组的叶片通常是机翼型的，当空气顺着叶片进口端(攻角α＝0°)流入时，分成上下两股气流贴着翼面流过，叶片背部和腹部的平滑“边界层”处的气流呈流线形。作用于叶片上有两种力，一种是垂直于叶面的升力，另一种是平行于叶片的阻力，通常升力≥阻力。当空气流入叶片的方向偏离了叶片的进口角，它与叶片形成正攻角(α>0°)。在接近于某一临界值时(临界值随叶片不同而异)，叶背的气流工况开始恶化。当攻角增大至临界值时，叶背的边界层受到破坏，在叶背的尾端会出现涡流区，即所谓失速现象。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种防止风力发电机组叶片失速的控制方法，能够有效控制当前叶片最小桨角以防止叶片发生失速。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种防止风力发电机组叶片失速的控制方法，包括以下步骤：

4、步骤1、对风力发电机运行风速v进行在线实时监测；

5、步骤2、通过机组运行数据进行计算，得到实时风速v所对应的最小桨距角βmin；

6、步骤3、根据实时风速v实时调整叶片的桨距角β。

7、步骤1中风速的监测采用一阶延时滤波算法确定。

8、一阶延时滤波算法为：

9、vk＝a×vk+(1-a)×vk-1

10、其中，vk为k时刻风速滤波值，vk-1为k-1时刻风速，a为0～1之间的常数。

11、所述步骤2中，包括以下步骤：

12、步骤2.1、获取该叶片失速前最大攻角αmax；

13、步骤2.2、根据实时风速v计算得到入流角φ；

14、步骤2.3、根据入流角φ以及最大攻角αmax计算得到最小桨距角βmin。

15、步骤2.1中，在对1/2～2/3叶片长度截面范围进行气动性能分析得到叶片失速前最大攻角αmax。

16、确定叶片最大升阻比处的攻角值为运行最大攻角αmax。

17、步骤2.2中，

18、

19、其中，φ为入流角，v为实时风速，ω为风轮转速，r为当前叶片基元距风轮中心距离位置。

20、步骤2.3中，

21、βmin＝φ-αmax

22、其中，βmin为最小桨距角，φ为入流角，αmax为最大攻角。

23、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

24、1、本发明所提供的一种防止风力发电机组叶片失速的控制方法，能够确保叶片在接近最佳气动效率的条件下工作，从而提高整体的发电效率，保持系统的稳定运行。

25、2、本发明所提供的一种防止风力发电机组叶片失速的控制方法，通过精确控制桨距角，可以减少叶片在高速风中的应力，避免因失速而导致的过度负荷，从而延长叶片的使用寿命，并且还能够确保风力发电机组在不同的风速下都能高效地捕获风能并转换为电能，从而提高整体的发电量。

技术特征：

1.一种防止风力发电机组叶片失速的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的防止风力发电机组叶片失速的控制方法，其特征在于：步骤1中风速的监测采用一阶延时滤波算法确定。

3.如权利要求2所述的防止风力发电机组叶片失速的控制方法，其特征在于：一阶延时滤波算法为：

4.如权利要求1所述的防止风力发电机组叶片失速的控制方法，其特征在于：所述步骤2中，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的防止风力发电机组叶片失速的控制方法，其特征在于：步骤2.1中，在对1/2～2/3叶片长度截面范围进行气动性能分析得到叶片失速前最大攻角αmax。

6.如权利要求5所述的防止风力发电机组叶片失速的控制方法，其特征在于：确定叶片最大升阻比处的攻角值为运行最大攻角αmax。

7.如权利要求4所述的防止风力发电机组叶片失速的控制方法，其特征在于：步骤2.2中，

8.如权利要求4所述的防止风力发电机组叶片失速的控制方法，其特征在于：步骤2.3中，

技术总结本发明公开了一种防止风力发电机组叶片失速的控制方法，包括以下步骤：步骤1、对风力发电机运行风速V进行在线实时监测；步骤2、通过机组运行数据进行计算，得到实时风速V所对应的最小桨距角β<subgt;min</subgt;；步骤3、根据实时风速V实时调整叶片的桨距角β。能够有效控制当前叶片最小桨角以防止叶片发生失速。技术研发人员：姚森,兰杰,赵伟,王其君,李松林,邓杰,彭小迪,李颖,彭先伟,周鑫受保护的技术使用者：东方电气风电股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18