[实用新型]大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电控制技术，尤其是一种大型风电机组塔 架虚拟阻尼控制装置。

背景技术

目前，风电机组单机容量和风轮直径越来越大，而相应塔架高度 也越来越高，部分机组已采用高度超过120m的塔架。为了降低塔架 成本，同时考虑避免机组发生共振，大型风电机组通常采用柔性塔架， 即在整个风电机组运行转速范围内，塔架一阶模态频率满足在1倍转 频(1P)和3倍转频(3P)之间，根据GL2010标准要求，塔架频率f_t要 求满足：1.05P≤f_t≤2.95P。而塔架高度增加，使塔架变得越来越柔(即 刚度和频率下降)。

通常柔性塔架的一阶模态阻尼都较小，因此在风电机组运行时， 机舱和塔架都会较严重振动，并给塔架造成较大载荷，进而会降低机 组可靠性和寿命。而塔架越柔，机舱的塔架振动也会严重，造成的塔 架载荷也会越来越大。

可以通过虚拟阻尼控制方法，增加塔架左右方向或前后方向一阶 模态阻尼，以减小塔架振动，降低塔架的载荷，提高机组可靠性和寿 命，降低塔架重量，提高经济性。目前常见的2种方法：(1)第一种方 法，通过测量塔架顶部前后方向加速度，经过积分、带通滤波器和限 幅环节，得到塔架前后方向加阻控制所需的期望桨距角，再与变桨控 制环期望桨距角相加，得到总期望桨距角输出，输给变桨系统，有变 桨系统驱动桨叶动作，实现塔架前后一阶模态加阻控制。该种控制方 法，三个桨叶是同步动作(得到相同桨距角执行指令)，控制效果较差， 对变桨要求较高，且会显著增加变桨轴承和减速机磨损。(2)第二种方 法，通过测量塔架顶部左右方向加速度，经过积分、带通滤波器和限 幅环节，得到塔架左右方向加阻控制所需的期望发电机转矩，再与转 矩控制环输出期望发电机转矩相加，得到总期望发电机转矩输出，输 给变流器，由变流器调节发电机电池力矩，可以实现塔架前后一阶模 态加阻控制。该种控制方法，滤波器设计困难，实际控制效果较差。

发明内容

为了克服已有风电机组塔架虚拟阻尼控制方法的对变桨要求较 高、变桨轴承和减速机磨损较大、控制效果较差的不足，本实用新型 提供一种降低对变桨的要求、变桨轴承和减速机磨损较小、控制效果 良好的大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置，包括振动传感器、积 分器、滤波器、控制器、绝对值编码器和Park坐标逆变换器，所述振 动传感器安装塔架顶部用于测量塔顶左右运动方向加速度，所述振动 传感器与所述积分器连接，所述积分器与所述滤波器连接，所述滤波 器与所述控制器连接，所述控制器与所述Park坐标逆变换器连接；所 述绝对值编码器安装在风电机组低速轴上用于测量风轮方位角，所述 绝对值编码器与所述Park坐标逆变换器连接。

进一步，所述滤波器包括带动滤波器和带阻滤波器。

本实用新型的有益效果主要表现在：1、降低对变桨的要求、变桨 轴承和减速机磨损较小、控制效果良好；2、控制器设计简单，实用强； 3、具有良好的经济性、可靠性和工程实用性。

附图说明

图1为本实用新型中大型风电机组塔架虚拟阻尼控制系统的控 制框图。

图2为本实用新型中大型风电机组塔架虚拟阻尼控制方法的工 作原理框图。

其中：为风轮方位角，a塔架顶部左右方向加速度，ν架顶部左右方向速度，ω₁，ω₂为带通滤波器频率，ξ₁，ξ₂为带通滤波器阻尼比，ω₃，ω₄为带阻滤波器频率，ξ₃，ξ₄为带阻滤波器阻尼比，K_s为控制器增益，β_d为固定坐标系的期望桨距角，β′₁、β′₂、β′₃分别为三桨叶期望的桨距角补偿值。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。