[发明专利]一种测算风力发电机转子转速的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测算风力发电机转子转速的方法，特别是涉及一种测算具有变桨电动机的风力发电机转子转速的方法。此外，本发明还涉及执行这种方法的的一种机器可读的记录介质和一种计算机程序，以及采用这种方法的测算风力发电机转子转速的系统。

背景技术

每台风力发电机均具有至少一扇桨叶，且通常为图1显示的具有三扇桨叶12(图中仅为一扇桨叶标注了参考符号)的风力发电机1，其中每扇桨叶12都具有独立的电力变桨系统以控制桨叶12转动。无论是何种类型的风力发电机，其转子的转速均须控制在一定范围内，否则将造成严重的后果影响安全。防止转速超速的一种解决方式是，在转子的转速超出允许范围后，通过电力变桨系统来调整桨叶12的位置角度来降低桨叶12对风能的俘获效率。另一种解决方式是，风力发电机1的中央控制器11对转子轴和发电机轴上的转速进行比较。如果这些数值不一致，例如发电机轴的转速超过转子轴的转速乘以转子齿轮箱的传动比，则风力发电机将被强行停止。无论是要实现上述哪种解决方式，其前提都是要先采用一定的手段来测量转速。为了应对测量系统可能出现的故障，通常还需要为风力发电机1的中央控制器11提供至少两个独立的测量值。

US20090193894A1公开了一种测量风力发电机转子转速的方案，其通过安装在转子轴上的转速检测单元来对转子的转速进行测量。除了须安装由硬件构成的转速检测单元外，为了保证信号的可靠性还进行了冗余设计，即在每一检测点设置两个传感器，并为了传输检测信号而分别设置了相应的通道。

WO2007104585A1公开了另一种测量风力发电机转子转速的方案，其通过安装在转子轮毂中央的运动加速计来测量离心力，进而计算出转子的转速。

尽管采用上述两种方案来测量转子转速行之有效，但是这两种方案都需要额外的装置(例如，传感器或加速计)来实现。这无疑将增加风力发电机的制造和维护成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需安装额外的传感器或其它硬件就能对风力发电机转子转速进行测算的方法，包括：步骤S1：以一定的采样频率对变桨电动机上的电流信号进行采样；步骤S2：获取所述电流信号的频谱分布；步骤S3：确定所述频谱分布的峰值；步骤S4：根据所述峰值计算转子转速。

依据本发明的另一方面，在所述步骤S2之前还包括，步骤S11：对所述电流信号进行存储。这有利于获取长时间的电流信号的频谱分布。

依据本发明的再一方面，在所述步骤S2中，获取所述电流信号的频谱分布是通过进行快速傅里叶变换或通过估计时域周期的方法来实现的。

依据本发明的又一方面，在所述步骤S4之后还包括，步骤S5：对所述转子转速进行校正。这有利于减小因某台风力发电机自身的原因对转子转速造成的影响。

依据本发明的一个方面，在所述步骤S4之后还包括，步骤S6：对通过一台风力发电机的各个变桨电动机算得的所述转子转速取平均值。这有利于减小由某次采样自身的原因对转子转速造成的影响。

本发明的目的还在于提供一种采用这种方法的无需安装额外的传感器或其它硬件就能测算风力发电机转子转速的系统，用于具有至少一个转子、一扇桨叶、一台变桨电动机以及一个变桨控制器的风力发电机，其中所述变桨控制器通过控制所述变桨电动机来转动安装在所述转子上的所述桨叶；所述系统包括：采样模块，用于以一定的采样频率对所述变桨电动机上的电流信号进行采样；频谱模块，用于获取所述电流信号的频谱分布；分析模块，用于确定所述频谱分布的峰值；计算模块，用于根据所述峰值计算所述转子转速。

依据本发明的另一方面，所述系统还包括，存储模块，用于对所述电流信号进行存储。这有利于获取长时间的电流信号的频谱分布。

依据本发明的再一方面，所述系统还包括，校正模块，用于对所述转子转速进行校正。这有利于减小因某台风力发电机自身的原因对转子转速造成的影响。

依据本发明的又一方面，所述频谱模块通过进行快速傅里叶变换或通过估计时域周期的方法来获取所述电流信号的频谱分布。

本发明的目的还在于提供一种机器可读的记录介质，其记录有由一机器执行的上述方法的指令。

本发明的目的还在于提供一种计算机程序，其包括代码，当所述计算机程序运行于一机器中时，所述代码使得所述机器执行上述方法。

本发明的优点在于：通过电力变桨控制器所测量到的变桨电动机上的电流值来计算风力发电机的转子转速，与现有技术相比本发明无需安装额外的传感器或其它硬件，从而节省了成本、简化了风力发电机的结构，同时还提高了可靠性。

附图说明