基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置、系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置、系統(tǒng)及其方法，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊和控制參數(shù)再調(diào)校模塊。在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行后，數(shù)據(jù)采集模塊采集風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊讀取風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響風(fēng)電機(jī)組控制效果的風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)并將辨識(shí)結(jié)果輸出至控制參數(shù)再調(diào)校模塊?？刂茀?shù)再調(diào)校模塊根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)模型，對(duì)機(jī)組的控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，并將控制參數(shù)輸出至主控系統(tǒng)，控制機(jī)組運(yùn)行。本發(fā)明對(duì)影響風(fēng)電機(jī)組控制效果的模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正整機(jī)模型，并對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，能夠有效確?？刂茀?shù)的有效性，提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性。
【專利說(shuō)明】基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置、系統(tǒng)及其方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基于模型辨識(shí)的控制參數(shù)再調(diào)校裝置、系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，隨著風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】的進(jìn)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組廣泛采用變速變槳技術(shù)，為了保證風(fēng)電機(jī)組變速變槳運(yùn)行，在控制系統(tǒng)正常發(fā)電控制設(shè)計(jì)時(shí)，一般包括轉(zhuǎn)矩控制和變槳控制兩大部分。同時(shí)，為了減小機(jī)組載荷，避免共振或減小振動(dòng)，在設(shè)計(jì)時(shí)加入傳動(dòng)鏈加阻、塔架加阻控制，以保證機(jī)組在生命周期范圍內(nèi)安全可靠運(yùn)行。然而，無(wú)論是轉(zhuǎn)矩控制、變槳控制，還是傳動(dòng)鏈加阻、塔架加阻，均依賴于風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)模型，如機(jī)組轉(zhuǎn)矩響應(yīng)模型、變槳響應(yīng)模型和機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)情況。
[0003]目前，現(xiàn)有技術(shù)中，在風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)模型建模方面，普遍的做法是:利用專用的整機(jī)設(shè)計(jì)軟件，如=GH-Bladed對(duì)整機(jī)的各個(gè)部件分別進(jìn)行建模，如葉片、輪轂、傳動(dòng)鏈、機(jī)艙、塔架、發(fā)電機(jī)等建模，再利用軟件計(jì)算出機(jī)組的結(jié)構(gòu)模態(tài)，然后對(duì)整機(jī)模型進(jìn)行線性化處理，得到機(jī)組的線性化模型，通過(guò)時(shí)域和頻域分析，進(jìn)而得到合適的控制參數(shù)。這種做法存在一種風(fēng)險(xiǎn)，即很難保證整機(jī)建模時(shí)的模型與真機(jī)完全一致，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的控制參數(shù)與實(shí)際不匹配，達(dá)不到預(yù)期的控制效果，無(wú)法減小風(fēng)電機(jī)組的載荷，影響了風(fēng)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。[0004]同時(shí)，變速變槳風(fēng)電機(jī)組在正常發(fā)電控制過(guò)程中的控制參數(shù)(包括轉(zhuǎn)矩控制、變槳控制、傳動(dòng)鏈加阻、塔架加阻控制等)均通過(guò)線性設(shè)計(jì)而來(lái)，這些參數(shù)的整定依賴于風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)模態(tài)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)情況。目前，在風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)設(shè)計(jì)方面，普遍的做法是通過(guò)專業(yè)軟件，如:GH Bladed建立整機(jī)模型，得出風(fēng)電機(jī)組的坎貝爾圖，分析出風(fēng)電機(jī)組可能存在共振模態(tài)。在進(jìn)行線性化后得到風(fēng)電機(jī)組的組態(tài)空間方程，通過(guò)時(shí)域和頻域分析，整定出控制參數(shù)。目前，控制系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)均基于專業(yè)軟件，如:GH Bladed線性化后的機(jī)組模型以及結(jié)構(gòu)模態(tài)(坎貝爾圖)，具體操作過(guò)程為:
[0005](I)風(fēng)電機(jī)組整機(jī)模型建模后，計(jì)算出各部件的結(jié)構(gòu)模態(tài)，形成坎貝爾圖，分析可能存在的共振情況；
[0006](2)對(duì)模型進(jìn)行線性化處理，得出控制系統(tǒng)參數(shù)整定的控制模型，根據(jù)控制理論整定出控制參數(shù)。
[0007]這種做法雖然充分利用已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，滿足整機(jī)開(kāi)發(fā)時(shí)的載荷計(jì)算要求。但是也存在著兩個(gè)致命的缺陷:
[0008](I)現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)模型建模和控制系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)程，在線性化時(shí)忽略了風(fēng)電機(jī)組本身高度非線性特性；
[0009](2)現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)模型建模和控制系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)程，機(jī)組建模參數(shù)與真機(jī)一致性難以保證，整機(jī)建模的模型無(wú)法與真機(jī)完全匹配，導(dǎo)致機(jī)組的一些結(jié)構(gòu)模態(tài)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)存在偏差，無(wú)法完全確?？刂葡到y(tǒng)的有效性，存在風(fēng)險(xiǎn)。如將這樣建模后整定出來(lái)的控制參數(shù)直接用于真機(jī)運(yùn)行，會(huì)由于模型誤差導(dǎo)致控制參數(shù)出現(xiàn)偏差，對(duì)機(jī)組安全性帶來(lái)一定影響，如傳動(dòng)鏈加阻可以減小齒輪箱的疲勞載荷、塔架加阻減小塔頂載荷和振動(dòng)，如果參數(shù)取值不合適，起不到減小載荷控制的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置、系統(tǒng)及其方法，能夠在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行后，通過(guò)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響風(fēng)電機(jī)組控制效果的機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正整機(jī)模型，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，確?？刂茀?shù)的有效性。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置，包括:數(shù)據(jù)采集模塊、風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊和控制參數(shù)再調(diào)校模塊。在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行后，所述數(shù)據(jù)采集模塊采集所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊讀取所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響所述風(fēng)電機(jī)組控制效果的風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)并將辨識(shí)結(jié)果輸出至所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊，所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正所述風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)模型，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，并將所述控制參數(shù)輸出至主控系統(tǒng)，由所述主控系統(tǒng)控制所述風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行。
[0012]優(yōu)選的，所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元、變槳響應(yīng)辨識(shí)單元和風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)單元。所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元從所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，辨識(shí)完后向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊輸出新的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)模型。所述變槳響應(yīng)辨識(shí)單元從所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取變槳速率給定和變槳速率反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變槳響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，辨識(shí)完后向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊輸出新的變槳響應(yīng)模型。所述風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)單元從所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度時(shí)域信號(hào)在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜分析，根據(jù)各信號(hào)的功率譜能量分布情況，分析出所述風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)模態(tài)，并向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊輸出新的結(jié)構(gòu)模態(tài)。
[0013]優(yōu)選的，所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊根據(jù)所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的模型中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使所述風(fēng)電機(jī)組包括傳動(dòng)鏈扭振頻率、葉片面內(nèi)一、二階模態(tài)、葉片面外一、二階模態(tài)、塔架側(cè)向一、二階模態(tài)在內(nèi)的參數(shù)與辨識(shí)后的結(jié)構(gòu)模態(tài)吻合，重新建立控制參數(shù)再調(diào)校的線性化模型，基于新的模型重新進(jìn)行線性設(shè)計(jì)，得到再調(diào)校后的控制參數(shù)，然后對(duì)再調(diào)校后的控制參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，最終將經(jīng)過(guò)再調(diào)校后的控制參數(shù)輸出至所述主控系統(tǒng)作為新的運(yùn)行參數(shù)。
[0014]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元采用一階系統(tǒng)加延時(shí)環(huán)節(jié)模型進(jìn)行等效模擬，通過(guò)讀取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋時(shí)域信號(hào)，比較得出延遲時(shí)間和一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)；所述變槳響應(yīng)辨識(shí)單元采用二階系統(tǒng)加延時(shí)環(huán)節(jié)模型進(jìn)行等效模擬，通過(guò)讀取變槳速率給定和變槳速率反饋時(shí)域信號(hào)，繪制變槳速率給定和變槳速率反饋的時(shí)域圖，得出延遲時(shí)間和二階系統(tǒng)的特征參數(shù)。[0015]本發(fā)明還另外具體提供了一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校系統(tǒng)，包括:上述基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置、風(fēng)電機(jī)組和主控系統(tǒng)。所述基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置分別與所述風(fēng)電機(jī)組和主控系統(tǒng)相連，所述基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置讀取所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響所述風(fēng)電機(jī)組控制效果的風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正所述風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)模型，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，并更新所述主控系統(tǒng)的控制參數(shù)，由所述主控系統(tǒng)控制所述風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行。
[0016]本發(fā)明還另外具體提供了一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校方法，風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校系統(tǒng)包括風(fēng)電機(jī)組、數(shù)據(jù)采集模塊、風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊、控制參數(shù)再調(diào)校模塊和主控系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟:
[0017]在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行后，數(shù)據(jù)采集模塊采集所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊讀取所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響所述風(fēng)電機(jī)組控制效果的風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)并將辨識(shí)結(jié)果輸出至所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊，所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正所述風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)模型，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，并將所述控制參數(shù)輸出至所述主控系統(tǒng)，由所述主控系統(tǒng)控制所述風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行。
[0018]優(yōu)選的，所述參數(shù)再調(diào)校方法包括風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)過(guò)程，所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)過(guò)程進(jìn)一步包括以下步驟:
[0019]轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)步驟:從所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，辨識(shí)完后向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊輸出新的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)模型；
[0020]變槳響應(yīng)辨識(shí)步驟:從所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取變槳速率給定和變槳速率反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變槳響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，辨識(shí)完后向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊輸出新的變槳響應(yīng)模型；
[0021]風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)步驟:從所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度時(shí)域信號(hào)在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜分析，根據(jù)各信號(hào)的功率譜能量分布情況，分析出所述風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)模態(tài)，并向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊輸出新的結(jié)構(gòu)模態(tài)。
[0022]優(yōu)選的，所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊根據(jù)所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組的模型中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使所述風(fēng)電機(jī)組包括傳動(dòng)鏈扭振頻率、葉片面內(nèi)一、二階模態(tài)、葉片面外一、二階模態(tài)、塔架側(cè)向一、二階模態(tài)在內(nèi)的參數(shù)與辨識(shí)后的結(jié)構(gòu)模態(tài)吻合，重新建立控制參數(shù)再調(diào)校的線性化模型，基于新的模型重新進(jìn)行線性設(shè)計(jì)，得到再調(diào)校后的控制參數(shù)，然后對(duì)再調(diào)校后的控制參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，最終將經(jīng)過(guò)再調(diào)校后的控制參數(shù)輸出至所述主控系統(tǒng)作為新的運(yùn)行參數(shù)。
[0023]優(yōu)選的，當(dāng)所述風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，所述數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)采集，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)的采樣頻率保持在IOHz以上，所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集數(shù)據(jù)中包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋、變槳速率給定、變槳速率反饋、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度時(shí)域信號(hào)在內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入至所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊。[0024]優(yōu)選的，所述風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)步驟進(jìn)一步包括:將采集到的包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度時(shí)域信號(hào)在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜分析，根據(jù)各信號(hào)的功率譜能量分布情況，結(jié)合機(jī)組各部件振動(dòng)耦合機(jī)理，分析得出所述風(fēng)電機(jī)組包括3P頻率、6P頻率、傳動(dòng)鏈的扭振頻率、葉片面內(nèi)一、二階模態(tài)、葉片面外一、二階模態(tài)、塔架側(cè)向一、二階模態(tài)在內(nèi)的模態(tài)頻率。
[0025]通過(guò)實(shí)施上述本發(fā)明提供的基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置、系統(tǒng)及其方法，具有如下技術(shù)效果:
[0026](I)本發(fā)明通過(guò)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響風(fēng)電機(jī)組控制效果的機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正整機(jī)模型，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，確保了控制參數(shù)的有效性；
[0027](2)本發(fā)明易于工程實(shí)現(xiàn)，不增加額外硬件，成本低；
[0028](3)本發(fā)明通用性強(qiáng)，可用于不同類型的風(fēng)電機(jī)組；
[0029](4)本發(fā)明能夠確?？刂扑惴ㄟ_(dá)到減小風(fēng)電機(jī)組載荷的目的，提高風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1是本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組等時(shí)間片切換重組測(cè)試方法一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0032]圖2是本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組等時(shí)間片切換重組測(cè)試方法一種【具體實(shí)施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0033]圖3是本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組等時(shí)間片切換重組測(cè)試方法一種【具體實(shí)施方式】的程序流程圖；
[0034]圖中:1-風(fēng)電機(jī)組，2-數(shù)據(jù)采集模塊，3-風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊，4-控制參數(shù)再調(diào)校模塊，5-主控系統(tǒng)，31-轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元，32-變槳響應(yīng)辨識(shí)單元，33-風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)單元。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為了引用和清楚起見(jiàn)，將下文中使用的技術(shù)名詞、簡(jiǎn)寫或縮寫記載如下:
[0036]GH Bladed:國(guó)際上著名的一種風(fēng)力發(fā)電分析軟件；
[0037]3P頻率:風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的3倍頻率；
[0038]6P頻率:風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的6倍頻率。
[0039]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0040]如附圖1至附圖3所示，給出了本發(fā)明基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置、系統(tǒng)及其方法的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0041]如附圖1所示，一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置的具體實(shí)施例，包括:數(shù)據(jù)采集模塊2、風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊3和控制參數(shù)再調(diào)校模塊4。在風(fēng)電機(jī)組1運(yùn)行后，數(shù)據(jù)采集模塊2采集風(fēng)電機(jī)組I的運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后將與風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)相關(guān)的變量信息(主要包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋、變槳速率給定、變槳速率反饋、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度)輸入至風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊3。風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊3讀取風(fēng)電機(jī)組1的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響風(fēng)電機(jī)組1控制效果的風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并將辨識(shí)結(jié)果輸出至控制參數(shù)再調(diào)校模塊4?？刂茀?shù)再調(diào)校模塊4根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正風(fēng)電機(jī)組1的整機(jī)模型，重新生成線性化模型和坎貝爾圖，通過(guò)線性設(shè)計(jì)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組I的控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，得出再調(diào)校后的控制參數(shù)，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)估后，將最終的控制參數(shù)輸出至主控系統(tǒng)5，由主控系統(tǒng)5控制風(fēng)電機(jī)組1運(yùn)行。本發(fā)明具體實(shí)施例描述的基于風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)的控制參數(shù)再調(diào)校裝置，在風(fēng)電機(jī)組1運(yùn)行后，通過(guò)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響風(fēng)電機(jī)組控制效果的機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正整機(jī)模型，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，確保了各種控制參數(shù)整定的有效性。
[0042]如附圖2所示，風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊3進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元31、變槳響應(yīng)辨識(shí)單元32和風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)單元33。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元31從風(fēng)電機(jī)組I的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組1的轉(zhuǎn)矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)。風(fēng)電機(jī)組I的轉(zhuǎn)矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用一階系統(tǒng)+延時(shí)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型等效，辨識(shí)完后向控制參數(shù)再調(diào)校模塊4輸出新的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)模型。一階系統(tǒng)的傳遞
函數(shù)形式為
【權(quán)利要求】
1.一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置，其特征在于，包括:數(shù)據(jù)采集模塊(2)、風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊(3)和控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)，在風(fēng)電機(jī)組(I)運(yùn)行后，所述數(shù)據(jù)采集模塊(2 )采集所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊(3 )讀取所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響所述風(fēng)電機(jī)組(I)控制效果的風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)并將辨識(shí)結(jié)果輸出至所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)，所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正所述風(fēng)電機(jī)組(I)的整機(jī)模型，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(I)的控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，并將所述控制參數(shù)輸出至主控系統(tǒng)(5)，由所述主控系統(tǒng)(5)控制所述風(fēng)電機(jī)組(I)運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置，其特征在于:所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊(3)進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元(31)、變槳響應(yīng)辨識(shí)單元(32)和風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)單元(33);所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元(31)從所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(O的轉(zhuǎn)矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，辨識(shí)完后向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)輸出新的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)模型；所述變槳響應(yīng)辨識(shí)單元(32)從所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取變槳速率給定和變槳速率反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(I)的變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變槳響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，辨識(shí)完后向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)輸出新的變槳響應(yīng)模型；所述風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)單元(33)從所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度時(shí)域信號(hào)在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜分析，根據(jù)各信號(hào)的功率譜能量分布情況，分析出所述風(fēng)電機(jī)組(I)的結(jié)構(gòu)模態(tài)，并向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)輸出新的結(jié)構(gòu)模態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置，其特征在于:所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)根據(jù)所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊(3)輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(I)的模型中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使所述風(fēng)電機(jī)組(I)包括傳動(dòng)鏈扭振頻率、葉片面內(nèi)一、二階模態(tài)、葉片面外一、二階模態(tài)、塔架側(cè)向一、二階模態(tài)在內(nèi)的參數(shù)與辨識(shí)后的結(jié)構(gòu)模態(tài)吻合，重新 建立控制參數(shù)再調(diào)校的線性化模型，基于新的模型重新進(jìn)行線性設(shè)計(jì)，得到再調(diào)校后的控制參數(shù)，然后對(duì)再調(diào)校后的控制參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，最終將經(jīng)過(guò)再調(diào)校后的控制參數(shù)輸出至所述主控系統(tǒng)(5)作為新的運(yùn)行參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)單元(31)采用一階系統(tǒng)加延時(shí)環(huán)節(jié)模型進(jìn)行等效模擬，通過(guò)讀取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋時(shí)域信號(hào)，比較得出延遲時(shí)間和一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)；所述變槳響應(yīng)辨識(shí)單元(32)采用二階系統(tǒng)加延時(shí)環(huán)節(jié)模型進(jìn)行等效模擬，通過(guò)讀取變槳速率給定和變槳速率反饋時(shí)域信號(hào)，繪制變槳速率給定和變槳速率反饋的時(shí)域圖，得出延遲時(shí)間和二階系統(tǒng)的特征參數(shù)。
5.一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于，包括:權(quán)利要求1至4所述的基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置、風(fēng)電機(jī)組(I)和主控系統(tǒng)(5)，所述基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置分別與所述風(fēng)電機(jī)組(I)和主控系統(tǒng)(5)相連，所述基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校裝置讀取所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響所述風(fēng)電機(jī)組(I)控制效果的風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正所述風(fēng)電機(jī)組(I)的整機(jī)模型，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(I)的控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，并更新所述主控系統(tǒng)(5 )的控制參數(shù)，由所述主控系統(tǒng)(5 )控制所述風(fēng)電機(jī)組(I)運(yùn)行。
6.一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校方法，其特征在于，風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校系統(tǒng)包括風(fēng)電機(jī)組(I)、數(shù)據(jù)采集模塊(2)、風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊(3)、控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)和主控系統(tǒng)(5)，所述方法包括以下步驟: 在所述風(fēng)電機(jī)組(I)運(yùn)行后，所述數(shù)據(jù)采集模塊(2 )采集所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊(3)讀取所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)影響所述風(fēng)電機(jī)組(I)控制效果的風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)并將辨識(shí)結(jié)果輸出至控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)，所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果修正所述風(fēng)電機(jī)組(I)的整機(jī)模型，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(I)的控制參數(shù)進(jìn)行再調(diào)校，并將所述控制參數(shù)輸出至所述主控系統(tǒng)(5)，由所述主控系統(tǒng)(5 )控制所述風(fēng)電機(jī)組(I)運(yùn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校方法，其特征在于，所述參數(shù)再調(diào)校方法包括風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)過(guò)程，所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)過(guò)程進(jìn)一步包括以下步驟: 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)辨識(shí)步驟:從所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(I)的轉(zhuǎn)矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，辨識(shí)完后向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)輸出新的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)模型； 變槳響應(yīng)辨識(shí)步驟:從所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取變槳速率給定和變槳速率反饋時(shí)域信號(hào)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(I)的變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變槳響應(yīng)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，辨識(shí)完后向所述控制 參數(shù)再調(diào)校模塊(4)輸出新的變槳響應(yīng)模型； 風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)步驟:從所述風(fēng)電機(jī)組(I)的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度時(shí)域信號(hào)在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜分析，根據(jù)各信號(hào)的功率譜能量分布情況，分析出所述風(fēng)電機(jī)組(I)的結(jié)構(gòu)模態(tài)，并向所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4 )輸出新的結(jié)構(gòu)模態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校方法，其特征在于:所述控制參數(shù)再調(diào)校模塊(4)根據(jù)所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊(3)輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組(I)的模型中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使所述風(fēng)電機(jī)組(I)包括傳動(dòng)鏈扭振頻率、葉片面內(nèi)一、二階模態(tài)、葉片面外一、二階模態(tài)、塔架側(cè)向一、二階模態(tài)在內(nèi)的參數(shù)與辨識(shí)后的結(jié)構(gòu)模態(tài)吻合，重新建立控制參數(shù)再調(diào)校的線性化模型，基于新的模型重新進(jìn)行線性設(shè)計(jì)，得到再調(diào)校后的控制參數(shù)，然后對(duì)再調(diào)校后的控制參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，最終將經(jīng)過(guò)再調(diào)校后的控制參數(shù)輸出至所述主控系統(tǒng)(5)作為新的運(yùn)行參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校方法，其特征在于:當(dāng)所述風(fēng)電機(jī)組(I)運(yùn)行時(shí)，所述數(shù)據(jù)采集模塊(2)進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)采集，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)的采樣頻率保持在IOHz以上，所述數(shù)據(jù)采集模塊(2)將采集數(shù)據(jù)中包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋、變槳速率給定、變槳速率反饋、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度時(shí)域信號(hào)在內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入至所述風(fēng)電機(jī)組模型辨識(shí)模塊(3 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于模型辨識(shí)的風(fēng)電機(jī)組控制參數(shù)再調(diào)校方法，其特征在于，所述風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)步驟進(jìn)一步包括:將采集到的包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)艙前后加速度、機(jī)艙左右加速度時(shí)域信號(hào)在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜分析，根據(jù)各信號(hào)的功率譜能量分布情況，結(jié)合機(jī)組各部件振動(dòng)耦合機(jī)理，分析得出所述風(fēng)電機(jī)組(I)包括3P頻率、6P頻率、傳動(dòng)鏈的扭振頻率、葉片面內(nèi)一、二階模態(tài)、葉片面外一、二階模態(tài)、塔架側(cè)向一、二階模態(tài)在 內(nèi)的模態(tài)頻率。
【文檔編號(hào)】F03D7/00GK103742359SQ201310731326
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】劉紅文, 萬(wàn)宇賓, 杜佳佳, 蔣韜, 王靛, 李曉光, 張?jiān)? 劉憾宇, 胡嬋娟, 劉春秀, 李慧新, 劉彥 申請(qǐng)人:南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司