[发明专利]变速风力发电机组传动链加阻方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种变速风力发电机组传动链加阻方法及系统。

背景技术

风力发电机组(简称风机组)机械传动链是指风轮、轮毂、主轴、齿轮箱、高速轴、刹车、联轴器等组成的传动链路，由于驱动链的振动会对部件动态载荷产生很大的影响，导致齿轮箱转矩增大，造成损坏并产生严重的机械噪声。特别是，变速风力发电机组工作在恒转矩的模式下，只有很小的阻尼，由于转矩不再随着转速的变化而变化，那么在非常低阻尼下，会导致齿轮箱有较大的转矩振动，进而抵消了理论上变速运行的优点和控制转矩的能力。

为此，需要为传动系统人为地加入一些机械阻尼，例如，通过设计适当的橡胶垫或耦合器，当然随之而来的就是会增加相应的成本。又如，可以通过调整发电机的转矩控制来提供一些阻尼，即在原有转矩给定值的基础上增加一个传动系统频率上的很小波动，用来增加传动链的阻尼，以抑制传动链的扭转振动并有效降低载荷。

目前，通过调整发电机转矩控制增加阻尼的已公开技术做法如下：

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：做差值计算得ω_e＝(ω_G-N×ω_W)，其中，N为齿轮箱传动比；

S3：将差值ω_e通过低通滤波滤除检测得高次噪声，从而得ω_e',令δ₁＝p×ω_e'，其中，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+δ₁×ω_G，转矩控制器控制发电机输出电磁转矩指令值T_G1。

上述做法中，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调节，并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。但是，上述做法在额定风速以上时，无法增加机械传动链阻尼，而且容易出现机组扭转振荡的问题，以及在各测试风况下，会使发电机电磁功率动态性能变差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种变速风力发电机组传动链加阻方法及系统，能有效地增加阻尼效果，消除系统谐振，降低风力发电机组的轴向载荷。

进一步来讲，该变速风力发电机组传动链加阻方法包括：获取变速风力发电机组的高速轴转速；对所述高速轴转速进行高通滤波，获得滤波转速；对所述滤波转速进行相位补偿计算得到补偿转速，并对所述补偿转速进行限幅滤波；根据预先设置的加阻比例系数、限幅滤波后的补偿转速和传动链加阻前的电磁转矩，计算出传动链加阻后的电磁转矩。

可选地，在一些实施例中，所述相位补偿计算包括：计算相位补偿系数x₀、x₁、y₀、y₁；根据相位补偿计算公式ω_G'＝(ω_{G_fil}×x₀+x₁×x₁-y₁×y₁)/y₀，计算得到补偿转速ω_G'；其中，ω_{G_fil}为所述滤波转速。

可选地，在一些实施例中，上述变速风力发电机组传动链加阻方法还包括：建立传动链动力学模型；将计算得到的传动链加阻后的电磁转矩及所述相位补偿系数输入所述传动链动力学模型，进行仿真验证；根据仿真验证结果确定是否对所述传动链加阻后的电磁转矩及所述相位补偿系数进行修正，若修正，则通过调整所述加阻比例系数、所述相位补偿系数，获取新的传动链加阻后的电磁转矩。

可选地，在一些实施例中，所述传动链加阻后的电磁转矩的计算方式包括：根据公式rT1＝rT+p×ω_G'，计算得到传动链加阻后的电磁转矩rT1；其中，rT为所述传动链加阻前的电磁转矩，p为加阻比例系数，ω_G'为限幅滤波后的补偿转速。

可选地，在一些实施例中，对所述补偿转速进行限幅滤波时，其下限为-1，上限为1。

可选地，在一些实施例中，所述加阻比例系数、所述相位补偿系数根据风机传动系统的采样周期、阻尼系数、滤波频率进行设置。