[发明专利]阻尼风力涡轮机塔架振荡

说明书

阻尼风力涡轮机塔架振荡。描述了一种用于阻尼风力涡轮机（20）的塔架（1）的侧‑侧振荡（5）的方法，该风力涡轮机（20）具有连接到转换器（33）的发电机（29），该方法包括：测量塔架（1）的加速度值（51）；基于加速度值（51）确定至少一种塔架振荡模式的至少一个频率值（53），所述至少一种塔架振荡模式包括第二塔架振荡模式；至少基于加速度值（51）和频率值（53）控制风力涡轮机（20）的转换器（33）。

技术领域

本发明涉及用于阻尼风力涡轮机的塔架的侧-侧振荡的方法和装置。

背景技术

风力涡轮机可包括风力涡轮机塔架、安装在风力涡轮机塔架的顶部的机舱，其中，机舱可支撑转子，该转子具有连接到其的多个转子叶片并且机械地连接到发电机，该发电机在转子旋转时产生电能。由于环境影响（比如风）和/或转子（包括具有特定速度的叶片）的旋转的激励，风力涡轮机塔架可能发生振荡。塔架的这些振荡运动可导致风力涡轮机的部件（诸如，偏航系统、齿轮传动系统和塔架完整性或塔架构造本身）中的大载荷。

通常，已经执行了塔架振荡的主动阻尼。例如，在前-后方向（沿着风向）上，当涡轮机在运行时，振荡可常规地通过叶片及其空气动力学轮廓或空气动力学影响得到有效地阻尼。然而，由此，可能无法有效地减少任何侧-侧振荡。

欧洲专利申请EP2620639公开了一种用于阻尼风力涡轮机中的振荡的方法，其中，在第二或更高弯曲模式频率下监测塔架在X轴方向上的前-后振荡。此外，确定补偿转矩以用于至少部分地阻尼振荡，并且对于风力涡轮机的每个转子叶片来确定适合产生所述补偿转矩的俯仰角的调节量。最后，调节俯仰角以产生至少部分偏移的补偿转矩。

然而，已观察到，用于阻尼塔架振荡的常规方法和装置要么相当复杂、笨重、需要复杂的方法，要么不能解决塔架振荡的所有种类的振荡模式。

因此，可能需要用于阻尼风力涡轮机的塔架的侧-侧振荡的方法和装置，该方法和装置易于执行并且能够抵消使用常规的方法和系统未得到抑制的塔架振荡。

发明内容

该需求可由根据独立权利要求的主题满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的实施例，提供了一种用于阻尼风力涡轮机的塔架的侧-侧振荡的方法，该风力涡轮机具有连接到转换器的发电机，该方法包括：测量塔架的加速度值；基于加速度值确定至少一种塔架振荡模式的至少一个频率值，所述至少一种塔架振荡模式包括第二塔架振荡模式；以及至少基于加速度值和频率值控制风力涡轮机的转换器。

该方法可例如由风力涡轮机控制器执行，并且可在硬件和/或软件中实施。塔架的侧-侧振荡是指在垂直于转子轴线和风力涡轮机塔架的纵向轴线所跨过的平面的方向上的振荡（例如，周期性运动）。发电机可例如包括永磁体同步发电机。转换器可包括AC-DC部分、DC链路和DC-AC部分，DC-AC部分连接（有可能经由一个或多个变压器）到公用电网。转换器的AC-DC部分以及DC-AC部分可各自包括多个功率开关，诸如可接收栅极驱动器信号（诸如，脉冲宽度调制信号）的IGBT。风力涡轮机的功率输出可由特定电压、有功功率、无功功率、电流和电压之间的相位角以及频率来表征。输出功率的特性可通过对转换器进行控制来管控。例如，可经由输入信号的供应对转换器进行控制，该输入信号例如代表期望的功率输出，诸如期望的有功功率、期望的无功功率和期望的电压。

可使用一加速度计或者一个或多个加速度计来获取或测量塔架的加速度值，所述加速度计可安装在风力涡轮机塔架的（潜在地不同位置）内和/或可安装在机舱中。特别地，为了能够测量塔架的不同振荡模式，可在（例如，沿着风力涡轮机塔架的纵向方向分布的）多个位置处测量多个加速度值。塔架可例如以第一结构模式振荡，该第一结构模式在用于阻尼塔架振荡的常规系统和方法中可能已被考虑。此外，塔架（特别是非常高的塔架）还可能以常规方法和系统中未被考虑的第二结构模式振荡。