[发明专利]一种风力发电机组传动链的扭转振动控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于风力发电系统控制技术领域，特别涉及一种风力发电机组传动链的扭转振动控制方法及装置。

背景技术

在风力发电系统中，风力机和发电机之间的变速传动装置(一般为齿轮箱)是必不可少的，这使得风力发电机组传动链具有较大柔性，可能导致系统动态过程中出现传动链扭转振动的问题。

针对传动链的阻尼较小而容易引起传动链扭转振动的问题，目前一般采用的方法是：在原有转矩的给定值的基础上增加一个很小的与传动链的扭转速度相反的附加转矩，用来增加传动链的阻尼，以抑制传动链扭转振动。但是，附加转矩通常是采用发电机转速通过一个带通滤波器近似获得，滤波频率及反馈增益直接影响到扭转振动的抑制能力。

发明内容

本发明的目的在于提出一种抑制风力发电机组传动链扭转振动的方法及装置。本发明能够实现阻尼自适应调节控制，并且在风力发电机组处于稳态时消除因阻尼变化引起的功率损失。

一种风力发电机组传动链的扭转振动控制方法包括以下步骤：

S1：同时检测获得风力发电机组传动链高速轴的转速ω_G和低速轴的转速ω_W，

S2：作差值计算得ω_e=(ω_G-Nω_W)，N为齿轮箱的传动比；

S3：将差值ω_e通过低通滤波滤除检测的高次噪声，从而可得ω_e′，令δ₁=pω_e′，p为误差反馈增益；

S4：计算得出发电机电磁转矩指令值T_G1=T_G+δ₁ω_G，转矩控制器控制发电机输出电磁转矩指令值T_G1。

在步骤S3之前将差值ω_e的下限设定为0rad/s，上限设定在5-10rad/s之间

所述将差值ω_e进行低通滤波的过程中，低通滤波的截止频率大于5倍自然振荡频率。

一种风力发电机组传动链的扭转振动控制装置包括：

风力发电机组传动链，用于提供高速轴的转速ω_G和低速轴的转速ω_W，将低速轴的转速ω_W输出至传动比增益器，将高速轴的转速ω_G分别传输至差值计算器和转矩控制器；

传动比增益器，用于获取齿轮箱的传动比N，并将计算得出的Nω_W输出至差值计算器；

差值计算器，用于计算得出差值ω_e=(ω_G-Nω_W)，并将差值ω_e输出至低通滤波器；

低通滤波器，用于将差值ω_e通过低通滤波滤除检测的高次噪声，得出ω_e′，并将ω_e′输出至比例增益器；

比例增益器，用于计算得出自适应反馈系数δ₁，并将自适应反馈系数δ₁输出至转矩控制器；

转矩控制器，用于计算得出发电机电磁转矩指令值T_G1=T_G+δ₁ω_G，并控制发电机输出电磁转矩指令值T_G1。

所述一种风力发电机组传动链的扭转振动控制装置还包括：

差值限幅器，用于获取来自差值计算器的差值ω_e，并将差值ω_e的下限限定为0rad/s，上限限定在5-10rad/s之间。

低通滤波的截止频率大于5倍自然振荡频率。

本发明的有益效果为：

1）不需要在转速反馈上采用滤波环节（特指自然振动频率附近），可以避免自然振动频率未知而出现滤波环节难以设计的问题。

2）不需要同时检测低速轴和高速轴的转速，一般风电机组中都有低速轴和高速轴转速检测装置，不会增加成本。

3）本发明分别检测低速轴和高速轴的转速做差，通过低通滤波和放大后对反馈阻尼增益进行在线调节，从而实现阻尼自适应调节控制。动态时差值较大，阻尼自适应调节器使反馈阻尼增益变大，稳态时差值接近于0，阻尼自适应调节器减小反馈阻尼增益，即进而有最终消除因阻尼变化引起的功率损失。

附图说明