[发明专利]控制风力涡轮发电机

说明书

描述了一种控制永磁发电机（101）的方法，所述方法包括：测量所述发电机（101）的机械噪声（121）；得到表示所测量的噪声的不期望的谐波（6f）的幅度和相位的两个量（125）；基于所述量（125），得到待注入所述发电机（101）的定子线圈中的电流（145、115），以便减小所述不期望的谐波。

技术领域

本发明涉及用于控制永磁发电机、特别是风力涡轮机的永磁发电机的方法和装置。本发明还涉及一种用于控制永磁发电机的装置，涉及一种发电机，并且还涉及一种风力涡轮机。

背景技术

永磁发电机包括具有一组或多组定子绕组的定子，包括多个永磁体的转子相对于该定子绕组被可旋转地支撑。在转子旋转时，在发电机绕组中感生电流。永磁发电机的一个缺点在于转矩波动，其是发电机的极之间的磁场变化的结果。该波动可导致振动和噪声。

减小转矩波动的常规技术可能涉及使磁体倾斜。常规使用的另一种方法可以是通过增加的电流来减小波动，该增加的电流可产生反转矩以减小波动。

EP 2 485 388 A1公开了通过使用包括谐波分量的修改的定子线圈驱动信号来减小机电换能器的噪声和振动，其中，确定表示机电换能器的谐波操作行为的谐波控制信号，并且基于该谐波控制信号来产生修改的驱动信号，该修改的驱动信号随后被提供给机电换能器的定子的电磁线圈。由此，根据功率和速度，查找表存储待以正确的相位和幅度注入的电流值。该查找表的调整是相对耗资源的任务，并且可能需要改变硬件，或者核心控制器可能需要新的调整。

已经观察到，常规的方法和装置并不会在所有情况下都将不期望的转矩波动、并且由此将产生的振动和噪声以可靠的方式减小到可接受的程度。

因此，可能需要用于控制永磁发电机的方法和装置，其中，不期望的转矩波动有效地减小，并且其中，特别是不期望的谐波噪声减小。

发明内容

该需要可通过根据独立权利要求所述的主题来满足。本发明的有利实施例通过从属权利要求来描述。

根据本发明的一个实施例，提供了一种控制永磁发电机的方法，所述方法包括：测量所述发电机的机械噪声；得到表示所测量的噪声的不期望的谐波的幅度和相位的两个量；基于所述量，得到待注入所述发电机的定子线圈中的电流，以便减小所述不期望的谐波。

所述方法可以软件和/或硬件来实现，并且可通过例如风力涡轮机控制器或风电场控制器来执行。所述机械噪声可通过传感器、特别是麦克风来测量，该传感器不必布置得非常靠近发电机。可替代地，可通过使用应变仪来检测所述机械噪声。由此，可通过检测压力随着时间的推移的多个样本来测量所述机械噪声。因此，所述机械噪声的时间过程可被测量并在控制方法中使用。

本发明的实施例可应用于减小表示发电机操作的基频的基本（电）频率的一个或多个谐波，该频率可与转子的旋转速度（每秒转数）乘以磁极数量成比例。特别地，基本电频率可以是发电机的转子所连接到的旋转轴的旋转频率的倍数（multiplicity）。本发明的实施例使得例如能够减小2f谐波、4f谐波、6f谐波等，其中，f代表基本电频率或者可代表基本机械频率。因此，所述不期望的谐波例如可被定义为2f、4f、6f或甚至更高的谐波。

得到所述两个量可涉及执行对所测量的机械噪声的时间过程的变换。例如，所述机械噪声可被变换成频域或变换成以对应于不期望的谐波的频率旋转的坐标框架，从而特别是涉及变换成以对应于（基本频率的）不期望的谐波的频率旋转的dq坐标系。

可得到待注入的电流，以便当实际上注入到发电机的定子线圈中时，减小所测量的噪声的不期望的谐波的幅度。例如，该电流可使用转换器、特别是AC-DC-AC转换器来注入，该转换器可被连接到发电机的输出端子。该转换器可包括多个可控开关，例如IGBT等，它们由适当的门驱动器信号来控制，使得在发电机的定子线圈中实现限定的电压、电流等。