风力发电机组及其振动控制方法技术

本申请涉及一种风力发电机组及其振动控制方法，风力发电机组包括风机本体，包括塔架以及设置于塔架的机舱；抑振系统，设置于风机本体，抑振系统包括抑振装置、采集器以及控制器；抑振装置包括基座、具有中空腔的安装架、转动盘以及驱动部件，转动盘位于中空腔内，驱动部件连接于安装架并能够驱动转动盘以第一轴线为转动中心相对安装架转动，安装架与基座转动连接并能够以第二轴线为转动中心相对基座转动，第一轴线以及第二轴线相交设置；采集器被配置为获取风机本体的振动加速度；控制器被配置为根据振动加速度控制驱动部件驱动转动盘转动至预定转速。本申请既能够保证风能至电能的转换需求，同时具有较强的抗振能力，提高发电效益。发电效益。发电效益。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组及其振动控制方法


[0001]本申请涉及风电
，特别是涉及一种风力发电机组及其振动控制方法。

技术介绍

[0002]风力发电机组是一种将风能转换为电能的绿色能源设备。风力发电机组遍布于地球上的大部分环境区域，可大致分为陆上风力发电机组和海上风力发电机组，无论是陆上风力发电机组还是海上风力发电机组，机组外部环境及其复杂且伴随着极度的不确定性。这些因素组成了风力发电机组运行中对应的各种激励源，包括外部激励和自身激励，如外部不确定的风载荷、没有规律可循的波浪载荷、叶轮自身的不平衡、叶轮自身旋转等。而这些确定与不确定的激励源的输入，会引起风力发电机组运行特征的各种不确定性以及一些异常的表现，其中最为直观的响应就是机组振动。振动响应直接导致机组运行的稳定性与安全性，且在大的振动响应下，会引起机组的停机保护，从而会造成发电量的损失。
[0003]因此，如何抑制风力发电机组的振动是亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种风力发电机组及其振动控制方法，风力发电机组既能够保证风能至电能的转换需求，同时具有较强的抗振能力，提高发电效益。
[0005]一方面，根据本申请实施例提出了一种风力发电机组，包括：风机本体，包括塔架以及设置于塔架的机舱；抑振系统，设置于风机本体，抑振系统包括抑振装置、采集器以及控制器；抑振装置包括基座、安装架、转动盘以及驱动部件，驱动部件连接于安装架并能够驱动转动盘以第一轴线为转动中心相对安装架转动，安装架与基座转动连接并能够以第二轴线为转动中心相对基座转动，第一轴线以及第二轴线相交设置；采集器被配置为获取风机本体的振动加速度；控制器被配置为根据振动加速度控制驱动部件驱动转动盘转动至预定转速。
[0006]根据本申请实施例的一个方面，转动盘呈圆盘状，驱动部件的输出端连接有输出轴，驱动部件位于安装架外并通过输出轴与转动盘的中心连接，以驱动转动盘转动。
[0007]根据本申请实施例的一个方面，机舱内设置有电控柜，抑振装置、采集器以及控制器中的至少一者与电控柜电连接。
[0008]根据本申请实施例的一个方面，安装架具有中空腔，转动盘位于中空腔内并与驱动部件连接，中空腔呈真空状态。
[0009]根据本申请实施例的一个方面，抑振装置相对于第一轴线为轴对称结构。
[0010]根据本申请实施例的一个方面，基座包括底壁以及连接于底壁的侧壁，底壁以及侧壁共同围合形成有凹腔，安装架至少部分伸入凹腔并通过转轴与侧壁转动连接。
[0011]根据本申请实施例的一个方面，抑振装置的数量为两个以上，至少一个抑振装置的第二轴线沿第一方向延伸，至少一个抑振装置的第二轴线沿第二方向延伸，第一方向与第二方向相交设置。
[0012]根据本申请实施例的一个方面，控制器被配置为：
[0013]对振动加速度的时域数据傅里叶变换获得振动加速度的频域数据；
[0014]根据振动加速度的频域数据控制驱动部件驱动转动盘转动至预定转速。
[0015]根据本申请实施例的一个方面，两个以上抑振装置均设置于机舱；或者，两个以上抑振装置中至少一个抑振装置位于机舱且至少一个抑振装置位于塔架靠近机舱的顶部；或者，两个以上抑振装置均位于塔架靠近机舱的顶部，两个以上抑振装置沿塔架的周向间隔分布且各抑振装置所在高度相同。
[0016]根据本申请实施例的一个方面，振动加速度的频域数据包括风机本体在第一方向的一阶频谱数据以及在第二方向上的一阶频谱数据；控制器被配置为：
[0017]当第一方向的一阶频谱数据以及第二方向上的一阶频谱数据数值均小于等于m值时，控制各抑振装置的驱动部件停机，使得各转动盘相对安装架的转速为0；
[0018]当第一方向的一阶频谱数据以及第二方向上的一阶频谱数据数值中至少一者大于m且小于等于n时，控制至少一个抑振装置的驱动部件驱动转动盘以第一转速转动；
[0019]当第一方向的一阶频谱数据以及第二方向上的一阶频谱数据数值至少一者大于n时，控制至少一个抑振装置的驱动部件驱动转动盘以第二转速转动，第二转速大于第一转速。
[0020]根据本申请实施例的一个方面，两个以上抑振装置均位于塔架，两个以上抑振装置分别设置为两组并沿塔架的轴向间隔分布，每组包括至少两个抑振装置，同一组的各抑振装置沿塔架的周向间隔分布。
[0021]根据本申请实施例的一个方面，振动加速度的频域数据包括风机本体在第一方向的一阶频谱数据、二阶频谱数据以及在第二方向上的一阶频谱数据、二阶频谱数据；控制器被配置为：
[0022]当第一方向的一阶频谱数据、二阶频谱数据以及第二方向上的一阶频谱数据、二阶频谱数据均小于等于m值时，控制各抑振装置的驱动部件停机，使得各转动盘相对安装架的转速为0；
[0023]当第一方向的一阶频谱数据、二阶频谱数据以及第二方向上的一阶频谱数据、二阶频谱数据中至少一者大于m且小于等于n时，控制至少一个抑振装置的驱动部件驱动转动盘以第一转速转动；
[0024]当第一方向的一阶频谱数据、二阶频谱数据以及第二方向上的一阶频谱数据、二阶频谱数据中至少一者大于n时，控制至少一个驱动部件驱动转动盘以第二转速转动，第二转速大于第一转速。
[0025]根据本申请实施例的一个方面，塔架的外周面上连接有支撑座，各抑振装置通过支撑座与塔架连接。
[0026]根据本申请实施例提供的风力发电机组及其振动控制方法，风力发电机组包括风机本体以及抑振系统，抑振系统包括抑振装置、采集器以及控制器。当风力发电机组发生振动时，通过采集器能够获取风机本体的振动加速度，由于抑振装置包括基座、安装架、转动盘以及驱动部件，转动盘在驱动部件的驱动下可以以第一轴线为转动中心相对安装架高速旋转，同时，安装架与基座转动连接并能够以与第一轴线相交的第二轴线为转动中心相对于基座转动，控制器可以根据采集器获取的振动加速度值控制驱动部件驱动转动盘转动至
预定转速，由于转动盘、具有一定的质量，在被驱动部件驱动高速旋转运动时对沿第一轴线延伸方向延伸的旋转轴有较大的转动惯量，在惯性空间内中第一轴线保持稳定不变，指向固定一个方向，当外部存在扰动时，由于其存在进动性，会产生与外力矩相垂直的作用矩，进而保持惯性空间沿第一轴线延伸的旋转轴的稳定，同时抑制结构的振动，保证风力发电机组的安全性能。并且采集器以及控制器的设置，能够实现风力发电机组的自动控制，提高风力发电机组在抑振工作中的响应速度。
附图说明
[0027]下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
[0028]图1是本申请一个实施例的风力发电机组的结构示意图；
[0029]图2是本申请一个实施例的抑振装置的结构示意图；
[0030]图3是本申请一个实施例的抑振装置的侧视图；
[0031]图4是本申请一个实施例的抑振装置工作时的结构示意图；
[0032]图5是本申请另一个实施例的风力发电机组的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组，其特征在于，包括：风机本体，包括塔架以及设置于所述塔架的机舱；抑振系统，设置于所述风机本体，所述抑振系统包括抑振装置、采集器以及控制器；所述抑振装置包括基座、安装架、转动盘以及驱动部件，所述驱动部件连接于所述安装架并能够驱动所述转动盘以第一轴线为转动中心相对所述安装架转动，所述安装架与所述基座转动连接并能够以第二轴线为转动中心相对所述基座转动，所述第一轴线以及所述第二轴线相交设置；所述采集器被配置为获取所述风机本体的振动加速度；所述控制器被配置为根据所述振动加速度控制所述驱动部件驱动所述转动盘转动至预定转速。2.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述转动盘呈圆盘状，所述驱动部件的输出端连接有输出轴，所述驱动部件位于所述安装架外并通过所述输出轴与所述转动盘的中心连接，以驱动所述转动盘转动。3.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述安装架具有中空腔，所述转动盘位于所述中空腔内并与所述驱动部件连接，所述中空腔呈真空状态。4.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述抑振装置相对于所述第一轴线为轴对称结构。5.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述基座包括底壁以及连接于所述底壁的侧壁，所述底壁以及所述侧壁共同围合形成有凹腔，所述安装架至少部分伸入所述凹腔并通过转轴与所述侧壁转动连接。6.根据权利要求1至5任意一项所述的风力发电机组，其特征在于，所述抑振装置的数量为两个以上，至少一个所述抑振装置的所述第二轴线沿第一方向延伸，至少一个所述抑振装置的所述第二轴线沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向相交设置。7.根据权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，所述控制器被配置为：对所述振动加速度的时域数据傅里叶变换获得所述振动加速度的频域数据；根据所述振动加速度的频域数据控制所述驱动部件驱动所述转动盘转动至预定转速。8.根据权利要求7所述的风力发电机组，其特征在于，两个以上所述抑振装置均设置于所述机舱；或者，两个以上所述抑振装置中至少一个所述抑振装置位于所述机舱且至少一个所述抑振装置位于所述塔架靠近所述机舱的顶部；或者，两个以上所述抑振装置均位于所述塔架靠近所述机舱的顶部，两个以上所述抑振装置沿所述塔架的周向间隔分布且各所述抑振装置所在高度相同。9.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，所述振动加速度的频域数据包括所述风机本体在所述第一方向的一阶频谱数据以及在第二方向上的一阶频谱数据；所述控制器被配置为：当所述第一方向的一阶频谱数据以及所述第二方向上的一阶频谱数据数值均小于等于m值时，控制各所述抑振装置的所述驱动部件停机，使得各所述转动盘相对所述安装架的转速为0；当所述第一方向的一阶频谱数据以及所述第二方向上的一阶频谱数据数值中至少一
者大于m且小于等于n时，控制至少一个所述抑振装置的所述驱动部件驱动所述转动盘以第一转速转动；当所述第一方向的一阶频谱数据以及所述第二方向上的一阶频谱数据数值至少一者大于n时，控制所述至少一个所述抑振装置的驱动部件驱动所述转动盘以第二转速转动，所述第二转速大于所述第一转速。10.根据权利要求7所述的风力发电机组，其特征在于，两个以上所述抑振装置均位于所述塔架，两个以上所述抑振装置分别设置为两组并沿所述塔架的轴向间隔分布，每组包括至少两个所述抑振装置，同一组的各所述抑振装置沿所述塔架的周向间隔分布。11.根据权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述振动加...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杨，翟恩地，杜新，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：