[發明專利]一種風電機組塔架振動控制方法

在審

• 申請號: 202011304681.2
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN112412701A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 柳盼
• 申請（專利權）人: 柳盼
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D17/00;G06F17/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種風電機組塔架振動控制方法。本發明要解決的技術問題是現有的測量塔頂機艙單一方向的振動加速度會導致測量精度不準，塔架的振動控制效果不好。本發明通過對塔頂水平面內任意方向的加速度或速度進行矢量合，或測量并計算以塔頂水平面與塔架中軸線的交點為球心的球面半徑方向的振動加速度，并利用帶通濾波器對合加速度或合速度進行一階與二階濾波，得到基于風機塔頂振動加速度的控制葉片變槳速率的變槳控制振動輸入值，再將其與基于風機發電機轉速的變槳控制振動輸入值進行矢量相加，最終利用上述兩方面的振動輸入值控制風機的變槳速率，以達到精確測量并降低塔頂機艙在其所受合力方向的一階和/或二階固有頻率振幅的效果。

技術領域

本發明涉及一種風電機組塔架振動控制方法，尤其涉及一種水平軸風電機組塔架振動控制方法。

背景技術

風力發電是一種綠色、清潔、環保的能源利用方式，在海上以及陸地上自然風較大的地區通過安裝風力發電裝置可以充分利用該地區的自然能源，將其轉化為電能，從而創造巨大的經濟利益。

然而，隨著目前風電機組的風輪直徑越來越大，塔架高度也越來越高，機組共振發生的概率也越來越大，發生共振的主要原因一方面在于湍流、塔影、風切變以及風機載荷等指標的變化使得風電機組的塔架和機艙產生振動，另一方面在風機的變槳控制中由于載荷轉矩的變化而易導致塔架和機艙內部的傳動系統的振動。比如對于定槳恒速風電機組，塔架的振動直接受到風載影響，對塔架的振動通常采用加設振動超限保護開關；而對于變速恒頻風電機組，除了風載以外，當風輪轉速變化，風輪旋轉頻率接近塔架一階固有頻率時會導致瞬間共振，此時則通過對變槳系統的控制調節來調節塔架振動的動態阻尼，從而起到減振的作用。

現有技術中很多均采用降低剛度和頻率，從而使得塔架柔性增加，這樣使得塔架/機艙的固有頻率與激振頻率交叉發生共振的概率降低，但這樣也降低了風電機組系統的結構強度，導致其使用壽命大大降低。現有的風電機組塔架振動控制方法對變槳要求較高，不管是通過測量塔頂的某一方向的振動加速度還是振動速度值，其均會出現變槳軸承以及相應的傳動機構的損耗嚴重的問題，同時測量精度也不準確，忽視了其它方向的振動因素，因而導致實際的振動控制效果較差。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明為了克服現有的僅測量塔頂機艙單一方向的振動加速度而導致的測量精度不準，塔架的振動控制效果不好的問題。

(2)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了這樣一種風電機組塔架振動控制方法，包括如下的步驟：

1)同時測量風機塔頂機艙軸向和徑向方向的振動加速度，并清除上述兩個方向的振動加速度的數據干擾信號；并對上述清差后的振動加速度進行積分，以分別得到塔頂上述兩個方向的振動速度；

2)計算上述兩個方向的振動速度的矢量合，以得到塔頂振動合速度；

3)利用帶通濾波器對該振動合速度進行帶通濾波，以提取出在塔頂的所述振動合速度方向的一階固有頻率信號，然后利用二階濾波器對上述帶通濾波器的濾波結果進行二階濾波，以得到基于風機塔頂振動加速度的控制葉片變槳速率的變槳控制振動輸入值；

4)測量發電機轉速以得到發電機轉速的測量值，并將該測量值與發電機轉速的設定值進行比較，再對該比較結果進行比例積分運算，得到基于風機發電機轉速的控制葉片變槳速率的變槳控制振動輸入值；

5)將上述基于風機塔頂振動加速度的變槳控制振動輸入值和上述基于風機發電機轉速的變槳控制振動輸入值進行矢量相加，利用該矢量相加值用于控制風機的變槳速率，以降低風機塔架在其所受合力方向的一階和/或二階固有頻率振動幅度。

優選地，所述振動合速度的方向位于塔頂的水平面上；或者所述振動合速度的方向為以塔頂水平面與塔架中軸線的交點為球心的球面半徑方向，此時所述振動加速度或振動速度方向不限于塔頂機艙水平面內的軸向或徑向方向。