一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法和系统，包括：采集风电机组的运行数据；当风电机组的转速进入风电机组所在柔性塔筒的共振穿越区时，基于运行数据，对柔性塔筒的载荷施加阻尼；本发明专利技术通过对柔性塔筒的载荷施加阻尼，抑制了穿越共振区内塔筒振动加速度，降低了塔筒载荷及其机械疲劳损伤。本发明专利技术提供了柔性塔筒穿越区内降载方案，具有广泛的工程实践应用。具有广泛的工程实践应用。具有广泛的工程实践应用。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及新能源风力发电机组领域，具体涉及一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法和系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源的大力发展，山林等地貌的低风速、高湍流、大风切变等四类风能资源区成为陆上风电开发的重点区域，而柔性塔筒风电机组凭借在此类区域风能高利用率成为其首选机组之一。
[0003]虽然柔性塔筒以其“轻盈”体型降低成本，但也因其“柔软”而无法保证一定的刚度，造成塔筒振动剧烈，相比常规刚性塔筒，塔筒扰动位移更大，机械疲劳损伤更甚，尤其由于柔性塔筒的自振频率会低于转子额定转动频率，在机组正常运行时产生的共振频率附近的振动更剧烈，机组安全运行得不到有效保证，严重时可能发生倒塔事件。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法，包括：
[0005]采集风电机组的运行数据；
[0006]当风电机组的转速进入风电机组所在柔性塔筒的共振穿越区时，基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的载荷施加阻尼。
[0007]优选的，所述运行数据，包括：柔性塔筒的振动加速度以及风电机组的风轮转速、桨距角、转矩和轮毂高度处风速。
[0008]优选的，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的载荷施加阻尼，包括：
[0009]基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加的阻尼，以及基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的左右向载荷施加的阻尼。
[0010]优选的，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加的阻尼，包括：
[0011]利用所述运行数据计算施加前后向阻尼所需的风电机组的桨距角变化量；
[0012]基于所述桨距角变化量控制风电机组进行变桨，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加阻尼。
[0013]优选的，所述桨距角变化量的计算式如下：
[0014][0015]其中，Δβ
i
为风电机组第i只叶片的桨距角变化量，C
′
ei
为第i只叶片的前后向增益因子，β
i
为风电机组第i只叶片的桨距角，f(v,β
i
,w)为风电机组风轮轴向推力函数，v为轮毂高度处风速，w为风轮转速，为柔性塔筒的前后振动速度；
[0016]其中，是通过柔性塔筒的前后向加速度计算得到的，f(v,β
i
,w)是根据叶素理论得到的。
[0017]优选的，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的左右向载荷施加的阻尼，包括：
[0018]基于所述运行数据，计算施加左右向阻尼所需的增益系数；
[0019]基于所述增益系数通过对风电机组的发电机转矩附加额外转矩，对所述柔性塔筒的左右向载荷施加的阻尼。
[0020]优选的，所述增益系数计算式如下：
[0021][0022]式中，K
p
为增益系数，H为风电机组的轮毂高度，C
′
t
为左右向增益因子；左右向增益因子C
′
t
的计算式如下：
[0023][0024]式中，ΔF
t
是额外转矩，为柔性塔筒的左右向振动速度，是通过柔性塔筒的前后向加速度计算得到的。
[0025]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制系统，包括：数据采集模块和阻尼模块；
[0026]所述数据采集模块，用于采集风电机组的运行数据；
[0027]所述阻尼模块，用于当风电机组的转速进入风电机组所在柔性塔筒的共振穿越区时，基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的载荷施加阻尼。
[0028]优选的，所述运行数据，包括：柔性塔筒的振动加速度以及风电机组的风轮转速、桨距角、转矩和轮毂高度处风速。
[0029]优选的，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的载荷施加阻尼，包括：
[0030]基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加的阻尼，以及基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的左右向载荷施加的阻尼。
[0031]优选的，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加的阻尼，包括：
[0032]利用所述运行数据计算施加前后向阻尼所需的风电机组的桨距角变化量；
[0033]基于所述桨距角变化量控制风电机组进行变桨，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加阻尼。
[0034]优选的，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的左右向载荷施加的阻尼，包括：
[0035]基于所述运行数据，计算施加左右向阻尼所需的增益系数；
[0036]基于所述增益系数通过对风电机组的发电机转矩附加额外转矩，对所述柔性塔筒的左右向载荷施加的阻尼。
[0037]与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0038]本专利技术提供了一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法和系统，包括：
采集风电机组的运行数据；当风电机组的转速进入风电机组所在柔性塔筒的共振穿越区时，基于运行数据，对柔性塔筒的载荷施加阻尼；本专利技术通过对柔性塔筒的载荷施加阻尼，抑制了穿越共振区内塔筒振动加速度，降低了塔筒载荷及其机械疲劳损伤。本专利技术提供了柔性塔筒穿越区内降载方案，具有广泛的工程实践应用。
附图说明
[0039]图1是本专利技术提供的一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法流程示意图；
[0040]图2是本专利技术提供的一种风电机组发电机转速转矩曲线示意图；
[0041]图3是本专利技术提供的一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制系统结构示意图。
具体实施方式
[0042]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0043]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0044]本专利技术提供了一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法，如图1所示，包括：
[0045]步骤1：采集风电机组的运行数据；
[0046]步骤2：当风电机组的转速进入风电机组所在柔性塔筒的共振穿越区时，基于运行数据，对柔性塔筒的载荷施加阻尼。
[0047]具体的，本实施例中，执行步骤1前，还包括：
[0048]一)设置转速穿越区：
[0049]柔性塔筒(简称塔筒)的固有频率f对应的风轮转速ω，以ω为中心，设置穿越共振区的风轮转速下限为0.9ω，转速上限为1.1ω，对应的发电机转速为ω1，ω2；ω1＝0.9ω*N，ω2＝1.1ω*N，N为齿箱速比。当机组最佳叶尖速比运行时，发电机转速为ω1，ω2所对应的转矩下限T1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性塔筒共振穿越区内主动阻尼降载控制方法，其特征在于，包括：采集风电机组的运行数据；当风电机组的转速进入风电机组所在柔性塔筒的共振穿越区时，基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的载荷施加阻尼。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述运行数据，包括：柔性塔筒的振动加速度以及风电机组的风轮转速、桨距角、转矩和轮毂高度处风速。3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的载荷施加阻尼，包括：基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加的阻尼，以及基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的左右向载荷施加的阻尼。4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加的阻尼，包括：利用所述运行数据计算施加前后向阻尼所需的风电机组的桨距角变化量；基于所述桨距角变化量控制风电机组进行变桨，对所述柔性塔筒的前后向载荷施加阻尼。5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述桨距角变化量的计算式如下：其中，Δβ
i
为风电机组第i只叶片的桨距角变化量，C
′
ei
为第i只叶片的前后向增益因子，β
i
为风电机组第i只叶片的桨距角，f(v,β
i
,w)为风电机组风轮轴向推力函数，v为轮毂高度处风速，w为风轮转速，为柔性塔筒的前后振动速度；其中，是通过柔性塔筒的前后向加速度计算得到的，f(v,β
i
,w)是根据叶素理论得到的。6.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述基于所述运行数据，对所述柔性塔筒的左右向载荷施加的阻尼，包括：基于所述运行数据，计算施加左右向阻尼所需的增益系数；基于所述增益系数通过对风电机组的发电机转矩附加额外转矩，对所述柔性塔筒的左右...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚利策，薛扬，王安庆，付德义，贾海坤，赵娜，李松迪，孔令行，王瑞明，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：