[發明專利]一種風力發電機組傳動鏈的扭轉振動控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201310184639.5
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103256188A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 蔣說東
• 申請（專利權）人: 內蒙古久和能源科技有限公司
• 主分類號: F03D11/02
• 分類號: F03D11/02
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明屬于風力發電系統控制技術領域，特別涉及一種風力發電機組傳動鏈的扭轉振動控制方法及裝置。

背景技術

在風力發電系統中，風力機和發電機之間的變速傳動裝置(一般為齒輪箱)是必不可少的，這使得風力發電機組傳動鏈具有較大柔性，可能導致系統動態過程中出現傳動鏈扭轉振動的問題。

針對傳動鏈的阻尼較小而容易引起傳動鏈扭轉振動的問題，目前一般采用的方法是：在原有轉矩的給定值的基礎上增加一個很小的與傳動鏈的扭轉速度相反的附加轉矩，用來增加傳動鏈的阻尼，以抑制傳動鏈扭轉振動。但是，附加轉矩通常是采用發電機轉速通過一個帶通濾波器近似獲得，濾波頻率及反饋增益直接影響到扭轉振動的抑制能力。

發明內容

本發明的目的在于提出一種抑制風力發電機組傳動鏈扭轉振動的方法及裝置。本發明能夠實現阻尼自適應調節控制，并且在風力發電機組處于穩態時消除因阻尼變化引起的功率損失。

一種風力發電機組傳動鏈的扭轉振動控制方法包括以下步驟：

S1：同時檢測獲得風力發電機組傳動鏈高速軸的轉速ω_G和低速軸的轉速ω_W，

S2：作差值計算得ω_e=(ω_G-Nω_W)，N為齒輪箱的傳動比；

S3：將差值ω_e通過低通濾波濾除檢測的高次噪聲，從而可得ω_e′，令δ₁=pω_e′，p為誤差反饋增益；

S4：計算得出發電機電磁轉矩指令值T_G1=T_G+δ₁ω_G，轉矩控制器控制發電機輸出電磁轉矩指令值T_G1。

在步驟S3之前將差值ω_e的下限設定為0rad/s，上限設定在5-10rad/s之間

所述將差值ω_e進行低通濾波的過程中，低通濾波的截止頻率大于5倍自然振蕩頻率。

一種風力發電機組傳動鏈的扭轉振動控制裝置包括：

風力發電機組傳動鏈，用于提供高速軸的轉速ω_G和低速軸的轉速ω_W，將低速軸的轉速ω_W輸出至傳動比增益器，將高速軸的轉速ω_G分別傳輸至差值計算器和轉矩控制器；

傳動比增益器，用于獲取齒輪箱的傳動比N，并將計算得出的Nω_W輸出至差值計算器；

差值計算器，用于計算得出差值ω_e=(ω_G-Nω_W)，并將差值ω_e輸出至低通濾波器；

低通濾波器，用于將差值ω_e通過低通濾波濾除檢測的高次噪聲，得出ω_e′，并將ω_e′輸出至比例增益器；

比例增益器，用于計算得出自適應反饋系數δ₁，并將自適應反饋系數δ₁輸出至轉矩控制器；

轉矩控制器，用于計算得出發電機電磁轉矩指令值T_G1=T_G+δ₁ω_G，并控制發電機輸出電磁轉矩指令值T_G1。

所述一種風力發電機組傳動鏈的扭轉振動控制裝置還包括：

差值限幅器，用于獲取來自差值計算器的差值ω_e，并將差值ω_e的下限限定為0rad/s，上限限定在5-10rad/s之間。

低通濾波的截止頻率大于5倍自然振蕩頻率。

本發明的有益效果為：

1）不需要在轉速反饋上采用濾波環節（特指自然振動頻率附近），可以避免自然振動頻率未知而出現濾波環節難以設計的問題。

2）不需要同時檢測低速軸和高速軸的轉速，一般風電機組中都有低速軸和高速軸轉速檢測裝置，不會增加成本。

3）本發明分別檢測低速軸和高速軸的轉速做差，通過低通濾波和放大后對反饋阻尼增益進行在線調節，從而實現阻尼自適應調節控制。動態時差值較大，阻尼自適應調節器使反饋阻尼增益變大，穩態時差值接近于0，阻尼自適應調節器減小反饋阻尼增益，即進而有最終消除因阻尼變化引起的功率損失。

附圖說明