[发明专利]用于阻尼风力涡轮机塔架振动的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻尼风力涡轮机塔架振动的方法，包括确定风力涡 轮机的转子旋转速度和控制所述转子旋转速度从而避免临界转子速度 的步骤，本发明涉及用于此方法的设备和计算机程序产品。

背景技术

在本领域公知的风力涡轮机系统中，作用于风力涡轮机转子上的风 力速度的突然变化使得风力涡轮机的塔架摆动。已知风力涡轮机塔架 的这种振动显著地缩短塔架的技术寿命期限，且对偏航系统和齿轮装 置也产生显著的机械负载。

这种振动在可变速度涡轮机的情况下更剧烈地增加，在可变速度涡 轮机中，一定旋转速度可以引起与塔架共振频率匹配的振动。

为了避免该不利影响，本领域的系统已经构造得足够坚固以承受这 些额外的力，尤其是在塔架构造方面。然而，这种途径导致显著的技 术上尺寸过大，因而导致额外的技术影响，且也导致运输风力涡轮机 部件的后勤问题，因为这种部件变得过大或过重，而不能将它们经济 地运输到风力涡轮机现场。

为了减少这种额外的影响，控制风力涡轮机的旋转速度使得实际转 子速度保持远离临界速度是本领域公知的，临界速度即由于以塔架共 振频率共振而产生过多振动的速度。然而，这种系统需要手动设置， 以恰当地指定要避免的临界速度。这种手动设置使得将风力涡轮机添 加到公共电网的过程复杂。

美国专利4,700,081示出了进行风力涡轮机的速度控制从而避免临 界速度的方法和设备。该系统除了在临界速度附近之外以指定速率增 加旋转速度。当趋近于临界速度时，增加速率减小，以避免达到临界 速度。在其它情况下，调整变化速率，使得快速通过临界速度，以不 引入共振振动。

因而，本发明的目的在于提供一种控制风力涡轮机的转子旋转速度 的方法，从而避免风力涡轮机塔架中的过多振动同时减少技术设置和 维护成本。

发明内容

该目的通过权利要求1、15和16中的每项的主题实现。

权利要求1提供一种阻尼风力涡轮机塔架振动的方法，包括步骤： 确定所述风力涡轮机的转子旋转速度和控制所述转子旋转速度从而避 免临界转子速度，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

选择至少一个输入参数值；

根据所述输入参数值选择用于控制所述转子旋转速度的操作模式， 其中，所述操作模式选自包括自动调节操作模式的一组模式；

在所选择的操作模式包括自动调节操作模式的情况下，进行以下步 骤：

a.检测所述塔架振动频率；

b.基于所检测的塔架振动频率来计算所述临界转子速度，和控制

所述转子旋转速度以避免所计算的临界转子速度。

借助于提供不同的操作模式，显著地降低了设置成本，所述不同的 操作模式中的一种是自动调节模式，在自动调节模式中，自动检测所 述塔架振动频率。在启动将要连接到公共电网的风力涡轮机塔架时， 所述方法允许动态自调节，从而允许风力涡轮机在不需要附加调节或 设置控制逻辑的情况下用于各种场合。

通过从多种模式中选择操作模式，允许提供反映这种不同使用场合 的模式。因而，本控制方法不仅能够与更多的风力涡轮机系统一起使 用，而且也可以在风力涡轮机的整个寿命期限中使用，甚至在使用条 件变化时也是如此。

通过自动检测塔架振动频率，避免了手动设定临界速度的精确值的 步骤。因而，避免了单独的计算步骤和将所述值输入控制系统的步骤。 由塔架共振频率确定塔架振动频率。

通过提供能够选择操作模式的输入值，可以提供所有有关输入信 息，所述有关输入信息允许可选操作模式或其组合。还允许提供用于 确定所述方法选择的操作模式的输入信息。

根据权利要求1所述的发明可以具体实施为引用权利要求1的权利 要求。

在实施例中，所述输入参数值包括避免范围输入参数，且选择操作 模式包括估算所述避免范围输入参数。

这允许在所述避免范围输入参数不是空值的情况下选择自动调节 操作模式。在所有实施例中，空值可以是用于指示没有值被限定的任 何特定限定的值，如数量零或NULL字符。

在本发明的实施例中，所述输入参数值包括避免频率输入参数，且 选择操作模式包括估算所述避免频率输入参数。