一种双馈感应风力发电机扭振抑制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双馈感应风力发电机扭振抑制系统及方法，属于风力发电技术领域。本发明专利技术的传动链模型包括风轮、传动轴和发电机，根据检测到的风轮转矩T

【技术实现步骤摘要】
一种双馈感应风力发电机扭振抑制系统及方法


[0001]本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种双馈感应风力发电机轴系扭振抑制系统及方法。

技术介绍

[0002]传动系统是双馈风电机组中重要的一环，其连接风力机和发电机，起到传输机械功率和转速变比的作用。由于风电机组轴系是典型的欠阻尼系统，作用于轴系的气动转矩和电磁转矩的动态变化都可能激发轴系扭振，轴系振荡可能引起机组转速失稳，并会造成公共连接点功率波动，在风机故障造成的系统停机维护中，修复齿轮箱所需的停机维修时间最长，并且由此所付出的系统运行和维护代价也是极高的。
[0003]由于扭振的存在，会直接导致系统中出现谐振，使得电力传动系统无法正常工作，严重的甚至会造成设备的故障。同时，对于系统中的电机而言，谐振的出现，会使得电机的附加损耗和转矩增加，会直接影响到电机的使用寿命，因此，对扭振进行有效地抑制，是降低损耗、提高电机使用寿命的有效方法之一。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术第一方面提供了一种双馈感应风力发电机扭振抑制系统，包括：
[0005]传动链模型单元，包括传动链模型，所述传动链模型包括风轮、传动轴和发电机，根据检测到的风轮转矩T
m
和发电机转速n
v
得到连接轴转矩T
s
；
[0006]阻尼控制单元，用以根据检测的发电机转速n
v
和发电机额定转速n
N
的差生成附加转矩T
k
，并将所述附加转矩T
k
与电磁转矩T
e
补偿至连接轴转矩T
s
中，实现扭振与抑制。
[0007]进一步的，所述附加转矩T
k
为：
[0008]；
[0009]其中，T
k
为附加转矩，K
D
为比例系数，T
D
为时间常数。
[0010]进一步的，所述传动链模型为二质量块模型。
[0011]进一步的，所述传动链模型单元包括：
[0012]风力机侧控制装置，用以根据风轮转矩T
m
和连接轴转矩T
s
生成风力机转速n
m
；
[0013]轴系控制装置，用以根据风力机转速n
m
得到连接轴转矩T
s
；
[0014]发电机侧控制装置，用以根据所述连接轴转矩T
s
、电磁转矩T
e
和附加转矩T
k
生成发电机转速n
v
。
[0015]进一步的，所述传动链模型单元的传递函数为：
[0016]；
[0017]式中，T
m
为风轮输入转矩；T
v
为电机转子转矩；T
s
为连接轴转矩；K
s
为连接轴扭矩系数；D
s
为连接轴阻尼系数；n
v
为电机转速；J
m
为风轮转动惯量；J
v
为电机转子转动惯量。
[0018]本专利技术第二方面提供了一种双馈感应风电机轴系扭振抑制方法，基于所述的双馈感应风电机轴系扭振抑制得到，包括如下步骤：
[0019]建立包括风轮、传动轴和发电机构成的传动链模型，根据检测到的风轮转矩T
m
和发电机转速n
v
得到连接轴转矩T
s
；
[0020]根据检测的发电机转速n
v
和发电机额定转速n
N
的差生成附加转矩T
k
，并将所述附加转矩T
k
与电磁转矩T
e
补偿至连接轴转矩T
s
中，实现扭振与抑制。
[0021]进一步的，根据检测的发电机转速n
v
和发电机额定转速n
N
的差生成附加转矩T
k
的方法为：
[0022]；
[0023]式中，K
D
，T
D
分别为微分环节的比例系数和时间常数。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0025]本专利技术在传统的轴系控制系统中增加阻尼控制反馈环节，实时的转速差通过阻尼控制产生附加转矩，附加转矩反馈后与电磁转矩结合，通过调整电机转矩增量的幅值增强电气阻尼，使传动系统改变谐振点传递函数的幅值，进而达到抑制扭振幅值的阻尼效果。
[0026]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一具体实施例的传动系统轴系图；
[0028]图2为本专利技术一具体实施例的扭振抑制控制框图；
[0029]图3为本专利技术一具体实施例的双馈风机启动时两质量块的相对扭转角θ的变化曲线；
[0030]图4为本专利技术一具体实施例的双馈风机启动时有阻尼控制器两质量块的相对扭转角θ的变化曲线。
具体实施方式
[0031]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0033]为了阐释的目的而描述了本专利技术的一些示例性实施例，需要理解的是，本专利技术可
通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。
[0034]在一具体实施例中，提供了一种双馈感应风力发电机扭振抑制系统，包括传动链模型单元和阻尼控制单元。
[0035]所述传动链模型单元中，传动链模型为二质量块模型，如图1所示，包括风轮、传动轴和发电机，其控制原理图如图2所示，包括：
[0036]风力机侧控制装置，用以根据风轮转矩T
m
和连接轴转矩T
s
生成风力机转速n
m
；
[0037]轴系控制装置，用以根据风力机转速n
m
得到连接轴转矩T
s
；
[0038]发电机侧控制装置，用以根据所述连接轴转矩T
s
、电磁转矩T
e
和附加转矩T
k
生成发电机转速n
v
。
[0039]根据图2，构建二质量块机电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双馈感应风力发电机扭振抑制系统，其特征在于，包括：传动链模型单元，包括传动链模型、风力机侧控制装置、轴系控制装置和发电机侧控制装置，所述传动链模型包括风轮、传动轴和发电机；所述风力机侧控制装置，用以根据风轮转矩T
m
和连接轴转矩T
s
生成风力机转速n
m
；所述轴系控制装置，用以根据风力机转速n
m
得到连接轴转矩T
s
；所述发电机侧控制装置，用以根据所述连接轴转矩T
s
、电磁转矩T
e
和附加转矩T
k
生成发电机转速n
v
；阻尼控制单元，用以根据检测的发电机转速n
v
和发电机额定转速n
N
的差生成附加转矩T
k
，并将所述附加转矩T
k
与电磁转矩T
e
补偿至连接轴转矩T
s
中，实现扭振与抑制；所述附加转矩T
k
为：；其中，T
k
为附加转矩，K
D
为比例系数，T
D
为时间常数。2.根据权利要求1所述一种双馈感应风力发电机扭振抑制系统，其特征在于，所述传动链模型为二质量块模型。3.根据权利要求1所述一种双馈感应风力发电机扭振抑制系统，其特征在于，所述传动链模型单元的传递函数为：；式中，T
m
为风轮输入转矩；T
v
为电机转子转矩；T
s
为连接轴转矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕艳玲，孙建伟，刘志鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：