风力发电机及其控制方法、相关装置制造方法及图纸

本申请公开了一种风力发电机及其控制方法、相关装置，所述方法包括：当所述发电机的设定功率大于第一功率小于第二功率时，设定所述发电机的设定转速为第二转速；所述第一扭矩大于所述第一转速对应的扭矩；所述第二扭矩为所述发电机运行在所述第一转速时的最大扭矩；根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩；控制所述发电机的实际扭矩在所述设定扭矩和所述最大扭矩之间滑动，当所述发电机的实际扭矩满足所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速的扭矩限制条件时，所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速。至所述第二转速。至所述第二转速。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机及其控制方法、相关装置


[0001]本申请涉及能源领域，尤其涉及一种风力发电机及其控制方法、相关装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着全球环境污染、能源危机以及全球变暖等问题不断加剧，风力发电机的应用越来越广泛。风力发电机即发电机的转速乘以扭矩为该发电机输出的功率。为了最大程度地利用风能，发电机按照最优的转速
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扭矩曲线运行时，发电机应保持与该功率对应的最佳转速和该功率对应的最佳扭矩。最佳转速和最佳扭矩会随着发电机的功率的变大而提升。因此，在实际运行过程中，发电机的转速和发电机的功率存在耦合关系。
[0003]发电机以某些转速运行时与其对应的塔架会存在共振的风险。为了避免共振的风险，在发电机运行时，其转速需要限定在小于等于第一转速或者大于等于第二转速，即发电机的转速需要避开从第一转速至第二转速的转速区间。在发电机运行的过程中，当发电机的转速运行在第一转速时，随着限定功率的增加，发电机的扭矩增加，转速保持不变，直到扭矩满足一定的限制条件时，发电机的转速将从第一转速直接跳跃至第二转速。
[0004]发电机运行在限功率状态时，即发电机的功率被限定在设定功率时，发电机的实际转速将被限定小于设定功率对应的设定转速，实际扭矩将被限定小于等于设定功率对应的设定扭矩。由于发电机的转速和发电机的功率存在耦合关系，发电机在限功率状态越过该转速区间时，从第一转速跳转至第二转速的扭矩限制条件可能与限功率对应的扭矩发生冲突，导致本应从第一转速跳跃至第二转速的发电机无法跳转，从而导致发电机的可靠性较低。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本申请提供了一种风力发电机及其控制方法、相关装置，避免了第一转速跳转至第二转速的扭矩限制条件与限功率对应的扭矩发生冲突，提高了发电机的可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：
[0007]本申请实施例提供一种发电机的控制方法，发电机的实际转速在第一转速至第二转速的转速区间内时所述发电机与塔架存在共振风险，所述方法包括：
[0008]当所述发电机的设定功率大于第一功率小于第二功率时，设定所述发电机的设定转速为第二转速；所述第一功率为所述第一转速和第一扭矩的积；所述第二功率为所述第一转速和第二扭矩的积；所述第一扭矩大于所述第一转速对应的扭矩；所述第二扭矩为所述发电机运行在所述第一转速时的最大扭矩；
[0009]根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩；所述最大扭矩大于所述设定扭矩；
[0010]控制所述发电机的实际扭矩在所述设定扭矩和所述最大扭矩之间滑动，当所述发电机的实际扭矩满足所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速的扭矩限制条件时，
所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速。
[0011]可选地，所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速的扭矩限制条件包括：
[0012]所述发电机的实际扭矩保持大于所述第一扭矩第一预设时间；
[0013]或，
[0014]所述发电机的实际扭矩保持所述第二扭矩第二预设时间；所述第一预设时间大于所述第二预设时间。
[0015]可选地，根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩，包括：
[0016]根据所述发电机的实际转速获得扭矩系数；
[0017]根据所述扭矩系数和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩。
[0018]可选地，所述根据所述发电机的实际转速获得扭矩系数，包括：
[0019]根据所述发电机的实际转速、所述第一转速和所述第二转速获得扭矩系数；当所述发电机的实际转速大于等于所述第一转速小于扭矩系数转速阈值时，所述扭矩系数与所述实际转速成正相关；当所述发电机的实际转速大于所述扭矩系数转速阈值小于所述第二转速时，所述扭矩系数与所述实际转速成负相关。
[0020]可选地，所述根据所述扭矩系数和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩，包括：
[0021]将所述扭矩系数乘以所述发电机的设定扭矩，获得所述发电机的最大扭矩。
[0022]可选地，当发电机的功率小于第三功率时，发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速后，控制所述发电机的实际扭矩在所述设定扭矩和所述最大扭矩之间滑动，所述最大扭矩逐渐回归所述设定扭矩；所述第三功率为所述第二转速乘以所述第二扭矩的积。
[0023]可选地，当所述发电机的设定功率小于所述第二功率，且所述发电机的设定转速为所述第一转速时，根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩；
[0024]所述发电机的实际扭矩在所述设定扭矩和所述最大扭矩之间滑动，以使所述发电机的实际转速小于或等于所述第一转速。
[0025]可选地，根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩，包括：
[0026]根据所述发电机的实际转速、所述发电机的设定转速、所述第二转速和所述发电机的设定扭矩，获得所述发电机的最大扭矩；所述最大扭矩大于所述设定扭矩且小于扭矩阈值；所述扭矩阈值等于所述设定扭矩乘以所述实际转速且除以所述第一转速。
[0027]可选地，设定所述发电机的设定转速为所述第二转速后，还包括：
[0028]当所述发电机满足下列所有条件时，设定所述发电机的设定转速为所述第一转速：
[0029]所述发电机的实际转速低于所述第一转速；
[0030]所述发电机的变桨角度保持在最小桨距角第三预设时间；
[0031]所述发电机保持在限功率状态第四预设时间。
[0032]可选地，所述发电机为柔性塔架发电机。
[0033]本申请实施例提供一种发电机的控制装置，发电机的实际转速在第一转速至第二
转速的转速区间内时所述发电机与塔架存在共振风险，所述装置包括：
[0034]设定模块，用于当所述发电机的设定功率大于第一功率小于第二功率时，设定所述发电机的设定转速为第二转速；所述第一功率为所述第一转速和第一扭矩的积；所述第二功率为所述第一转速和第二扭矩的积；所述第一扭矩大于所述第一转速对应的扭矩；所述第二扭矩为所述发电机运行在所述第一转速时的最大扭矩；
[0035]最大扭矩获得模块，用于根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩；所述最大扭矩大于所述设定扭矩；
[0036]控制模块，用于控制所述发电机的实际扭矩在所述设定扭矩和所述最大扭矩之间滑动，当所述发电机的实际扭矩满足所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速的扭矩限制条件时，所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速。
[0037]本申请的实施例提供一种发电机，发电机的实际转速在第一转速至第二转速的转速区间内时所述发电机与塔架存在共振风险，
[0038]所述发电机包括：
[0039]叶轮，安装在旋转主轴上；
[0040]发电机，与所述旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机的控制方法，其特征在于，发电机的实际转速在第一转速至第二转速的转速区间内时所述发电机与塔架存在共振风险，所述方法包括：当所述发电机的设定功率大于第一功率小于第二功率时，设定所述发电机的设定转速为第二转速；所述第一功率为所述第一转速和第一扭矩的积；所述第二功率为所述第一转速和第二扭矩的积；所述第一扭矩大于所述第一转速对应的扭矩；所述第二扭矩为所述发电机运行在所述第一转速时的最大扭矩；根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩；所述最大扭矩大于所述设定扭矩；控制所述发电机的实际扭矩在所述设定扭矩和所述最大扭矩之间滑动，当所述发电机的实际扭矩满足所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速的扭矩限制条件时，所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速的扭矩限制条件包括：所述发电机的实际扭矩保持大于所述第一扭矩第一预设时间；或，所述发电机的实际扭矩保持所述第二扭矩第二预设时间；所述第一预设时间大于所述第二预设时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩，包括：根据所述发电机的实际转速获得扭矩系数；根据所述扭矩系数和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述发电机的实际转速获得扭矩系数，包括：根据所述发电机的实际转速、所述第一转速和所述第二转速获得扭矩系数；当所述发电机的实际转速大于等于所述第一转速小于扭矩系数转速阈值时，所述扭矩系数与所述实际转速成正相关；当所述发电机的实际转速大于所述扭矩系数转速阈值小于所述第二转速时，所述扭矩系数与所述实际转速成负相关。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述扭矩系数和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩，包括：将所述扭矩系数乘以所述发电机的设定扭矩，获得所述发电机的最大扭矩。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当发电机的功率小于第三功率时，发电机从所述第一转速跳转至所述第二转速后，控制所述发电机的实际扭矩在所述设定扭矩和所述最大扭矩之间滑动，所述最大扭矩逐渐回归所述设定扭矩；所述第三功率为所述第二转速乘以所述第二扭矩的积。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当所述发电机的设定功率小于所述第二功率，且所述发电机的设定转速为所述第一转速时，根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩；所述发电机的实际扭矩在所述设定扭矩和所述最大扭矩之间滑动，以使所述发电机的实际转速小于或等于所述第一转速。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述发电机的实际转速和所述发电机的设定扭矩获得所述发电机的最大扭矩，包括：根据所述发电机的实际转速、所述发电机的设定转速、所述第二转速和所述发电机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张虎，屈帆，郝伟栋，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：