[發明專利]確定雙饋風力發電機系統固有振動頻率的方法及裝置

有效

• 申請號: 201610355737.4
• 申請日: 2016-05-25
• 公開（公告）號: CN107436176B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 徐鳳星;盛建科;佘岳;張少云;魏凱;鄔冬臨;譚宇;王繼麗;黃禹文
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 張文娟;朱繪

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，尤其涉及一種確定雙饋風力發電機系統固有振動頻率的方法及裝置。

背景技術

風力發電作為一種不污染、利用可再生資源的環保型發電方式，成為最具發展潛力的可再生能源技術之一。已成為世界各國競相發展的熱點和重點，市場前景廣闊。隨著風電力發電機組數量的增多以及容量的增加，風機質量問題越來越突出，作為風機關鍵部件的發電機，其可靠性更加受到廣大風電業主、相關技術研發人員重視。

風力發電機的振動能夠減低發電機效率、加速軸承磨損，松動發電機固定元件等，最終造成安全事故，成為影響其可靠性的重要因素。引起風力發電機振動的原因多種多樣，例如由于發電機安裝時的不平衡、長期運行發熱所導致的軸承變形以及油脂劣化、或是由于發電機定子、轉子磁場的相互作用而引發的周期性的電磁力，也會反應在發電機活動部件的機械振動上。而大部分雙饋風力發電機主要安裝在高空風機機艙罩里的彈性支撐平臺上，因此更易引發劇烈的振動。

目前，確定雙饋風力發電機系統的固有振動頻率的方法主要是基于加速度傳感器的檢測，不僅增加了系統的成本。且大多數傳感器都是基于復雜的算法進行建模的，因此很難工程化應用。

綜上，亟需一種無需加速度傳感器來確定雙饋風力發電機系統固有振動頻率的方法以解決上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是需要提供一種無需加速度傳感器來確定雙饋風力發電機系統固有振動頻率的方法。

為了解決上述技術問題，本申請的實施例首先提供了一種確定雙饋風力發電 機系統固有振動頻率的方法，包括控制雙饋風力發電機系統的變漿角度，使發電機轉子的轉速穩定在設定的轉速值；調節轉子的勵磁電流頻率的同時檢測轉子的轉速，從所述轉速中提取表征發電機機械振動的信號，并根據所述信號判斷發電機的定子與轉子的電磁振動與發電機的機械振動是否發生共振；根據發生共振時的定子輸出的電壓的頻率確定雙饋風力發電機系統的固有振動頻率。

優選地，在控制雙饋風力發電機系統的變漿角度，使發電機轉子的轉速穩定在設定的轉速值之前還包括斷開雙饋風力發電機系統與電網的連接。

優選地，表征發電機機械振動的信號包括1倍電網電壓頻率的諧波分量信號。

優選地，從所述轉速中提取表征發電機機械振動的信號，包括：利用陷波器濾除所述轉速中1倍電網電壓頻率的諧波分量信號得到其他諧波分量信號；以所述轉速減去所述其他諧波分量信號得到表征發電機機械振動的信號。

優選地，根據所述信號判斷發電機的定子與轉子的電磁振動與發電機的機械振動是否發生共振，包括：當所述表征發電機機械振動的信號的峰值大于等于設定的界限值時，則判斷發電機的定子與轉子的電磁振動與發電機的機械振動發生共振；當所述表征發電機機械振動的信號的峰值小于設定的界限值時，重復調節轉子的勵磁電流頻率以及基于轉子的轉速判斷發電機的定子與轉子的電磁振動與發電機的機械振動是否發生共振。

優選地，根據發生共振時的定子輸出的電壓的頻率確定雙饋風力發電機系統的固有振動頻率，包括：建立轉子的轉速、轉子的勵磁電流頻率以及定子輸出的電壓的頻率的關系模型；根據所述模型確定發生共振時定子輸出的電壓的頻率，并將所述頻率確定為雙饋風力發電機系統的固有振動頻率。

優選地，根據如下表達式建立轉子的轉速、轉子的勵磁電流頻率以及定子輸出的電壓的頻率的關系模型：

其中，f₁為定子輸出的電壓的頻率，f₂為轉子的勵磁電流頻率，n_r為轉子的轉速，p為發電機的極對數。

優選地，采用變流器調節轉子的勵磁電流頻率。

優選地，設定的轉速值根據發電機的極對數進行選取，若極對數為3，則設定的轉速值的范圍為700-900r/min；若極對數為2，則設定的轉速值的范圍為1200-1400r/min。

本申請的實施例還提供了一種確定雙饋風力發電機系統固有振動頻率的裝置，包括：轉速設定模塊，其控制雙饋風力發電機系統的變漿角度，使發電機轉子的轉速穩定在設定的轉速值；轉速調節與檢測模塊，其調節轉子的勵磁電流頻率的同時檢測轉子的轉速，從所述轉速中提取表征發電機機械振動的信號，并根據所述信號判斷發電機的定子與轉子的電磁振動與發電機的機械振動是否發生共振；頻率確定模塊，其根據發生共振時的定子輸出的電壓的頻率確定雙饋風力發電機系統的固有振動頻率。

與現有技術相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優點或有益效果：