[發明專利]一種柔性塔架風電機組轉速共振頻率穿越控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010273840.0
• 申請日: 2020-04-09
• 公開（公告）號: CN111502912B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 應有;孫勇;陳棋;史曉鳴;楊靖;程晨光
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種柔性塔架風電機組轉速共振頻率穿越控制方法及系統，方法包括：獲取基礎計算數據；對塔頂左右方向運動的加速度a_ss進行處理；求得第n個控制周期的濾波器后塔頂左右方向運動加速度a_ss0的均方根；根據運行標志位A進行不同運行狀態。系統包括塔架模態在線辨識系統、塔架振動傳感器和測速編碼器分別與柔性塔架風電機組轉速共振頻率穿越控制系統相連，所述塔架振動傳感器自上而下均勻安裝在塔架上。上述技術方案實現風輪轉速跳躍偏差值與振動幅值、阻尼系數的自適應控制，減小柔性塔架載荷，確保了機組安全，同時使風電機組大部分時間都運行在最大能量跟蹤模式，明顯減少發電量損失，有效提高風電機組發電效率。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，尤其涉及一種柔性塔架風電機組轉速共振頻率 穿越控制方法及系統。

背景技術

有資料顯示，我國風電發展迅猛，裝機規模連續8年世界第一，已經成為 我國第三大能源。近年，我國風電技術發展呈現葉片越來越長、機組容量越來 越大、塔架越來越高的發展趨勢。隨著塔架越來越高，常規的在運行轉速范圍 內，塔架一階固有頻率處于1P和3P之間的剛性塔架，已經不能滿足高塔架設 計要求了，越來越多高塔架采用柔性塔架設計，即在運行轉速范圍內，塔架一 階固有頻率與1P。

風電機組采用柔性塔架之后，在運行轉速范圍內，塔架一階固有頻率會與 某個運行轉速的1P存在共振轉速點，發生共振會給風電機組造成較大載荷，甚 至危及機組安全。目前常用的解決方法是通過風輪轉速跳躍控制，讓風輪轉速 快速穿越塔架共振轉速點，但這種控制方法會損失較多發電量，造成較大經濟 損失，且得事先精準測量塔架一階共振頻率，實際應用也不便利。

中國專利文獻CN104405581B公開了一種“風力發電機組轉速控制方法及控 制系統”。方法包括：獲取風力發電機組的轉速，并獲取風力發電機組的扭矩或 功率；如果轉速大于或等于預設的風力發電機組的共振轉頻帶對應轉速區間的 轉速中間值，并且扭矩小于預設的第一扭矩值或者功率小于預設的功率參考值， 則控制風力發電機組的轉速跳躍到預設的風力發電機組的共振轉頻帶對應的轉 速下限；如果轉速小于轉速中間值，并且扭矩大于或等于預設的第二扭矩值或 者功率大于或等于功率參考值，則控制風力發電機組的轉速跳躍到預設的風力 發電機組的共振轉頻帶對應的轉速上限。上述技術方案損失較多發電量，造成 較大經濟損失，且得事先精準測量塔架一階共振頻率，實際應用也不便利。

發明內容

本發明主要解決原有的柔性塔架風電機組轉速控制方法會損失較多發電量 的技術問題，提供一種柔性塔架風電機組轉速共振頻率穿越控制方法及系統， 實現風輪轉速跳躍偏差值與振動幅值、阻尼系數的自適應控制，減小柔性塔架 載荷，確保了機組安全，同時使風電機組大部分時間都運行在最大能量跟蹤模 式，明顯減少發電量損失，實現能源的有效利用。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種柔性塔架風電機組轉速共振頻率穿越控制方法，包括以下步驟：

(1)獲取基礎計算數據；

(2)對塔頂左右方向運動的加速度a_ss進行處理；

(3)求得第n個控制周期的濾波器后塔頂左右方向運動加速度a_ss0的均方 根；

(4)根據運行標志位A進行不同運行狀態。

作為優選，所述的步驟(1)的基礎計算數據包括通過塔架模態在線辨識系 統得到的第n個控制周期的塔架左右方向一階模態頻率ω₀(n)和阻尼比B₀(n)，通 過塔架振動傳感器得到的第n個控制周期的塔頂左右方向運動加速度a_ss(n)，通 過編碼器測得的第n個控制周期的風輪轉速ω_r(n)，以及第n個控制周期的運行 模式標志位A，標志位A初值設置為0。