[发明专利]一种抑制风力发电机组塔架侧向振动的控制方法

说明书

本发明涉及一种抑制风力发电机组塔架侧向振动的控制方法，包含：S1、测量安装在塔架上的机舱的侧向振动加速度瞬时值；S2、对机舱的侧向振动加速度瞬时值进行预处理；S3、计算经预处理的侧向振动加速度瞬时值的频域信号，并通过频域信号的峰值幅度所对应的频率值，获取塔架侧向固有频率瞬时值；S4、对经预处理的侧向振动加速度瞬时值进行滤波处理，并通过积分反馈调节设计塔架侧向振动的阻尼环路，叠加至正常功率控制的转速‑转矩环路中，作为风力发电机组的控制信号，以抑制塔架侧向振动。本发明通过增加塔架侧向阻尼，减小塔架侧向振动，降低载荷；又通过振动加速度实时调节减振力度，保证良好的功率输出品质。

技术领域

本发明涉及一种控制风力发电机组塔架振动的方法，具体是指抑制风力发电机组塔架侧向振动的控制方法。

背景技术

风力发电机组塔架振动一直以来是研究者重点关注的问题。目前的研究大多集中在塔架前后方向上的减振与降载，这是由于在风资源良好的风场条件下，塔架顶部的轴向推力是塔架振动的主要来源，而其对应的塔架My疲劳载荷也是塔架设计时着重参考的因素。而对于塔架侧向振动以及相对应的塔架Mx疲劳载荷，则由于对塔架的影响相对较小，目前的研究也较少。

但是在实际工程应用中，在某些风况复杂、地形复杂、以及湍流度高的风场条件下，风力发电机塔架的侧向振动情况也将较为明显。尤其是在叶片结冰、故障等其他因素导致风轮不平衡增大的情况下，由塔架侧向振动产生的侧向载荷的增加也不容忽视。进一步，对于作为未来发展重点与热点的海上机组，由于受到风浪载荷的联合作用，与陆上机组相比，塔架侧向振动的情况就更为明显，导致塔架侧向载荷显著增加，在某些复杂情况下甚至占据风力发电机组塔架振动的主导地位。因此，对塔架侧向振动的研究也是十分必要的，其受重视的程度也会逐渐增加。

现有技术中，对塔架侧向振动问题的解决方案，多是根据塔顶/机舱侧向振动加速度，计算得到一个塔架侧向频率上的较小转矩补偿，并叠加到发电机用于正常功率控制的电磁转矩给定上，最终通过相位的调整来抑制塔架侧向振动。但是，该方法所采用的转矩补偿，会影响发电机转矩的平滑度，从而影响功率输出品质，因此需要考虑尽量减小其影响。另外，若塔架侧向频率发生偏移，那么该方法的控制效果会下降。

基于上述，本发明提出一种新型的抑制风力发电机组塔架侧向振动的控制方法，以解决现有技术中存在的缺点和限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制风力发电机组塔架侧向振动的控制方法，通过增加塔架侧向阻尼，减小塔架侧向振动，降低载荷；又通过振动加速度实时调节减振力度，保证良好的功率输出品质。

为实现上述目的，本发明提供一种抑制风力发电机组塔架侧向振动的控制方法，包含以下步骤：

S1、测量安装在塔架上的机舱的侧向振动加速度瞬时值；

S2、对机舱的侧向振动加速度瞬时值进行预处理；

S3、计算经预处理的侧向振动加速度瞬时值的频域信号，并通过频域信号的峰值幅度所对应的频率值，获取塔架侧向固有频率瞬时值；

S4、对经预处理的侧向振动加速度瞬时值进行滤波处理，并通过积分反馈调节设计塔架侧向振动的阻尼环路，叠加至正常功率控制的转速-转矩环路中，作为风力发电机组的控制信号，以抑制塔架侧向振动。

所述的S1中，具体包含以下步骤：

S11、以经过塔架塔顶中心点且垂直机舱主轴的直线为中心线，并且沿机舱主轴线，在机舱上对称安装第一振动加速度传感器和第二振动加速度传感器；

S12、利用第一振动加速度传感器和第二振动加速度传感器分别测量得到机舱的侧向振动加速度瞬时值a_A和a_B。

所述的S2中，具体包含以下步骤：