[发明专利]一种柔性抑制风力发电机组驱动链扭振的方法

说明书

本发明涉及一种柔性抑制风力发电机组驱动链扭振的方法，包括：步骤1、测量处于并网发电状态下风力发电机组驱动链发电机转速；步骤2、将驱动链发电机转速测量值反馈至控制主回路，与驱动链发电机转速设定值进行比较。本发明的有益效果是：本发明包含针对驱动链自激扭振模态、塔架左右振动模态和风轮面内摆振三阶模态的振动阻尼，可以有效提升驱动链的最终阻尼效果；优化设计后的驱动链阻尼器包含前后串联两部分：带通滤波器组和陷波滤波器。通过并入本发明驱动链阻尼器至风力发电机组控制回路，改变原有系统零极点分布，有效提升受控对象的系统阻尼，从而达到柔性抑制风力发电机机组扭振的目的。

技术领域

本发明涉及驱动链扭振抑制领域，尤其涉及一种柔性抑制风力发电机组驱动链扭振的方法。

背景技术

双馈型风力发电机组驱动链包括风轮、主轴、齿轮箱、联轴器以及发电机。风力发电机组通过风轮捕获风能，风轮驱动主轴低速旋转，主轴通过连接增速型齿轮箱输出高转速，联轴器耦合齿轮箱输出轴与发电机输入轴，最终驱动发电机进行发电。

对于大型双馈型变速变桨风力发电机组而言，其控制目标是在尽可能降低机组关键部位载荷的前提下，捕获尽可能多的风能。齿轮箱作为机组的核心部件，其疲劳载荷直接关乎整个驱动链的稳定运行和使用寿命。由于驱动链的模态阻尼很小，在湍流风的激励下，极易引起驱动链自扭振。另外，在某些情形下，驱动链自激扭振模态会与风轮面内摆振模态、塔架左右振动模态发生振动耦合。

如何对驱动链扭振进行有效抑制是一项重要课题。当前主要做法是增加诸如弹性支撑等机械构件来提供机械阻尼，或者是通过驱动链阻尼器提供额外的电磁转矩纹波来加大驱动链阻尼。相较于前者，驱动链阻尼器在不增加任何成本的基础上，可以有效降低驱动链疲劳载荷、提高机组可靠性和保障齿轮箱的使用寿命。因此，驱动链阻尼器性能的优劣对驱动链扭振的抑制将起到十分重要的影响。

驱动链自激扭振模态、风轮面内摆振模态及塔架左右振动模态这三类振动模态的阻尼都较小。在湍流风下，三者容易激发驱动链的自然谐振以及相关的受迫振动。

目前，风电业界普遍采用两质量块柔性轴模型对机组驱动链进行数学建模。但该建模方式仅考虑了高、低速轴的柔性特点，并没有考虑桨叶和塔架的柔性及相互耦合特点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种柔性抑制风力发电机组驱动链扭振的方法。

这种柔性抑制风力发电机组驱动链扭振的方法，包括以下步骤：

步骤1、测量处于并网发电状态下风力发电机组驱动链发电机转速ω_measured；

步骤2、将驱动链发电机转速测量值ω_measured反馈至控制主回路，与驱动链发电机转速设定值ω_ref.进行比较；

步骤3、将驱动链发电机转速差值Δω输入PI控制器，PI控制器经计算后输出驱动链发电机转矩设定值T_demand；

步骤4、构建驱动链阻尼器；

步骤5、将发电机转速测量值ω_measured引入驱动链阻尼器，经驱动链阻尼器计算后输出电磁转矩纹波T_ripple，并将该电磁转矩纹波叠加至PI控制器驱动链发电机转矩设定值T_demand上，通过对纹波相位进行校正以及幅度增益来抵消驱动链的扭振；合成最终的驱动链发电机转矩设定值T′_demand。

作为优选，所述步骤4具体包括如下步骤：

步骤4.1、用带通滤波器组和陷波滤波器串联连接组成驱动链阻尼器；带通滤波器组包含三个并联连接的带通滤波器，三个带通滤波器分别对塔架左右振动模态、驱动链自激扭振模态和风轮面内摆振三阶模态进行振动阻尼，可以有效提升针对不同振动模态的阻尼精确性；