[发明专利]一种风力发电风机叶片减振装置及其减振方法

权利要求书

1.一种风力发电风机叶片减振装置，其特征在于：包括有振波收集装置、分析计算模块和减振执行装置；所述振波收集装置包括第一振动感应模块、第二振动感应模块、第三振动感应模块、信号转换器、可编程逻辑控制模块、传输模块和信号处理模块；其中，所述第一振动感应模块安装于风力发电装置每个叶片的叶尖处，所述第二振动感应模块安装于风力发电装置每个叶片的叶根处，所述第三振动感应模块安装于风力发电装置的机舱内的发电机位置处，上述第一、第二振动感应模块用于分别感应叶片叶尖、叶根的振动加速度和振动速度，并且将上述振动加速度和振动速度值的模拟信号由所述信号转换器转换为数字信号，再由所述传输模块传输至所述可编程逻辑控制模块，在所述可编程逻辑控制模块中对上述振动加速度和振动速度信号进行逻辑处理，再由传输模块输出上述经逻辑处理后的信号至所述分析计算模块，从而完成振波信号的收集与转换；

其中，所述分析计算模块比较所述第三振动感应模块检测到的发电机转速测量值和发电机转速设定值，对该比较结果进行比例积分运算后，得到发电机电磁扭矩的第一控制参数；再依次分别对发电机转速测量值进行带通滤波、微分运算和比例增益放大，以得到发电机电磁扭矩的第二控制参数，再利用该分析计算模块对上述发电机电磁扭矩的第一控制参数和第二控制参数计算矢量合，以得到发电机电磁扭矩给定值，将该电磁扭矩给定值反馈并用于控制风机的电磁扭矩，通过减振执行装置来执行减振动作，从而降低风机叶片在其旋转平面内的多阶频率振幅。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电风机叶片减振装置，其特征在于，所述第一、第二振动感应模块在感应到相应的振动信号之后，对该信号进行滤波处理，以去除噪声的影响。

3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电风机叶片减振装置，其特征在于，所述减振执行装置为液压减震器；该液压减震器分别安装于机舱内并与发电机连接，同时，液压减震器也安装于两两叶片之间的叶根处。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种风力发电风机叶片减振装置，其特征在于，所述分析计算模块优选为PID控制器，在该控制器内对上述振动加速度和振动速度信号的测量值和参考值进行比较，并得到比较后的差值，根据该差值以计算得到所述液压减震器的活塞移动位移与移动加速度；所述分析计算模块采用如下公式：

其中，u为上述PID控制器的输出值，也即所述液压减震器的活塞移动位移与移动加速度，K_P、K_I、K_D分别为比例系数、积分系数、微分系数，e为上述振动加速度和振动速度的测量值与参考值之间的差值。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种风力发电风机叶片减振装置，其特征在于，根据对上述振动加速度和振动速度信号的测量值和参考值进行比较，并得到比较后的差值之后，可以根据该差值以计算得到所述液压减震器的液压油流量。

6.一种包括有上述任一权利要求的风力发电风机叶片减振装置的风机叶片减振方法，包括有如下步骤：

步骤一：第一、第二振动感应模块用于分别感应叶片叶尖、叶根的振动加速度和振动速度，并且将上述振动加速度和振动速度值的模拟信号由所述信号转换器转换为数字信号；

步骤二：将上述数字信号由所述传输模块传输至所述可编程逻辑控制模块，在所述可编程逻辑控制模块中对上述振动加速度和振动速度信号进行逻辑处理，再由传输模块输出上述经逻辑处理后的信号至所述分析计算模块，从而完成振波信号的收集与转换；

步骤三：分析计算模块比较所述第三振动感应模块检测到的发电机转速测量值和发电机转速设定值，对该比较结果进行比例积分运算后，得到发电机电磁扭矩的第一控制参数；

步骤四：依次分别对发电机转速测量值进行带通滤波、微分运算和比例增益放大，以得到发电机电磁扭矩的第二控制参数；

步骤五：利用所述分析计算模块对上述发电机电磁扭矩的第一控制参数和第二控制参数计算矢量合，以得到发电机电磁扭矩给定值，将该电磁扭矩给定值反馈并用于控制风机的电磁扭矩，通过减振执行装置来执行减振动作，从而降低风机叶片在其旋转平面内的多阶频率振幅。