【技术实现步骤摘要】
本公开大体上涉及风力涡轮发电系统，并且更具体地，涉及用于对风力涡轮塔架中的振荡进行减振的系统和方法。
技术介绍
1、风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且，在这点上，风力涡轮已得到越来越多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及转子，转子具有带有一个或多个转子叶片的可旋转毂。转子叶片使用已知的翼型原理来捕获风的动能。转子叶片以旋转能的形式传递动能，以便使将转子叶片联接到齿轮箱或在未使用齿轮箱的情况下将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。发电机然后使机械能转换成可部署到公用电网的电能。
2、如大多数动态系统那样，风力涡轮经受不合需要的振动，该振动可不利地影响风力涡轮的操作和/或结构完整性。另外，这样的振动可在环绕风力涡轮的区域中造成不合需要的噪声。例如，由传动系生成的振动可作为声音被塔架结构辐射，由此在风力涡轮的附近显著地造成听得见的音调。该噪声可对风力涡轮的邻居以及在风力涡轮现场处工作的人员造成滋扰。
3、特别关注的是在转子速度与风力涡轮塔架的自然或谐振频率(也被称为本征频率)一致时发生的塔架振荡，这导致显著地增加的弯曲力矩和增加的疲劳负载。在塔架“柔软”(这意味着塔架的谐振频率处于转子的操作范围内)时，发生该问题。如果扭转力矩的频率与风力涡轮塔架的谐振频率一致，则传动系中的振动也可能引起风力涡轮塔架谐振。
4、常规解决方案涉及通过添加额外的材料以使塔架的谐振频率移动到转子的操作频率范围之外来提高风力涡轮塔架的结构强度。然而，该解决方案增加风力涡轮塔架
5、另一个所提出的解决方案是创建禁区(exclusion zone)，在其中转子速度快速地移动通过塔架谐振频率。然而，该禁区可能相对大，以有效地减轻现代的大型风力涡轮中的塔架振荡，这对风力涡轮的总体发电有害。
6、wo 2017036481提出了一种用于操作具有速度禁区的风力涡轮的方法，该方法包括控制系统监测塔架的振动和转子的旋转速度。控制系统基于所测量的振动水平而控制转子的旋转速度，并且使用禁区来避免与风力涡轮塔架的本征频率一致的旋转速度。根据所测量的振动信号调整禁区的宽度或使其变化。
7、该行业将得益于一种利用禁区的益处来使塔架振荡最小化同时显著地降低与常规方法相关联的相对大的禁区的负面影响的方法和相关联的控制系统。
技术实现思路
1、本专利技术的方面和优点将在以下的描述中部分地阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本专利技术来了解。
2、本公开包含一种用于对风力涡轮的塔架中的振荡进行减振的方法，其中，风力涡轮包括具有多个转子叶片的转子和风力涡轮控制器。该方法包括：(a)确定转子的与引起塔架中的振荡的塔架谐振频率(fr)相关的主旋转频率(fp)；(b)在转子的小于主旋转频率(fp)的第一旋转频率(f1)与转子的大于主旋转频率(fp)的第二旋转频率(f2)之间限定禁区；(c)在低于禁区的转子频率下，应用第一塔架-减振力策略；以及(d)在高于禁区的转子频率下，应用与第一塔架-减振力策略不同的第二塔架-减振力策略。
3、在特定实施例中，第一塔架-减振策略包括施加相对于塔架谐振频率(fr)沿第一方向推动塔架频率的减振力；并且，第二塔架-减振策略包括施加相对于塔架谐振频率(fr)沿与第一方向相反的第二方向推动塔架频率的减振力。例如，减振力的第一方向可将塔架频率推动成大于塔架谐振频率(fr)，并且，减振力的第二方向可将塔架频率推动成小于塔架谐振频率(fr)。
4、在某些实施例中，第一旋转频率(f1)和第二旋转频率(f2)被限定成使得禁区等于或小于主旋转频率(fp)的+/-3％。
5、风力涡轮可包括具有产生旋转转矩的发电机转子的发电机，其中，第一塔架-减振策略和第二塔架-减振策略的应用可包括利用风力涡轮控制器来控制发电机，以使从发电机转子给予塔架的旋转转矩变化。在该实施例中，意图可为对主要是大体上垂直于转子的轴线的侧向振荡的塔架振荡进行减振。
6、风力涡轮可包括变桨控制系统，其中，第一塔架-减振策略和第二塔架-减振策略的应用包括利用变桨控制系统来使转子叶片的桨距角变化，以改变转子的旋转频率。在该实施例中，意图可为对主要是大体上平行于转子的轴线的纵向振荡的塔架振荡进行减振。
7、本公开还包含将上文中所讨论的功能性的组合并入的风力涡轮。风力涡轮包括：可旋转转子毂上的多个转子叶片；变桨系统，其配置成改变转子叶片的桨距角；发电机，其具有发电机转子；以及控制器，其与变桨系统和控制器可操作地通信。控制器配置成：(a)确定转子的与引起塔架中的振荡的塔架谐振频率(fr)相关的主旋转频率(fp)；(b)在转子的小于主旋转频率(fp)的第一旋转频率(f1)与转子的大于主旋转频率(fp)的第二旋转频率(f2)之间限定禁区；(c)在低于禁区的转子频率下，应用第一塔架-减振力策略；以及(d)在高于禁区的转子频率下，应用与第一塔架-减振力策略不同的第二塔架-减振力策略。
8、在某些实施例中，控制器可配置成使得第一塔架-减振策略包括施加相对于塔架谐振频率(fr)沿第一方向推动塔架频率的减振力；并且，第二塔架-减振策略包括施加相对于塔架谐振频率(fr)沿与第一方向相反的第二方向推动塔架频率的减振力。例如，减振力的第一方向可将塔架频率推动成大于塔架谐振频率(fr)，并且，减振力的第二方向将塔架频率推动成小于塔架谐振频率(fr)。
9、控制器可配置成建立第一旋转频率(f1)和第二旋转频率(f2)，使得禁区等于或小于主旋转频率(fp)的+/-3％。
10、控制器可进一步配置成使得第一塔架-减振策略和第二塔架-减振策略的应用包括控制发电机，以使从发电机转子给予塔架的旋转转矩变化，以主要对大体上垂直于转子的轴线的侧向振荡进行减振。
11、控制器可进一步配置成使得第一塔架-减振策略和第二塔架-减振策略的应用包括控制变桨控制系统，以使转子叶片的桨距角变化以改变转子的旋转频率，以主要对大体上平行于转子的轴线的纵向振荡进行减振。
12、参考以下的描述和所附权利要求书，本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成其部分的附图图示了本专利技术的实施例，并与描述一起用来解释本专利技术的原理。
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1.一种用于对风力涡轮的塔架中的振荡进行减振的方法，其中，所述风力涡轮包括具有多个转子叶片的转子和风力涡轮控制器，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一塔架-减振策略包括施加相对于所述塔架谐振频率(fr)沿第一方向推动塔架频率(ftw)的减振力；并且，所述第二塔架-减振策略包括施加相对于所述塔架谐振频率(fr)沿与所述第一方向相反的第二方向推动所述塔架频率(ftw)的减振力。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述减振力的第一方向将所述塔架频率(ftw)推动成大于所述塔架谐振频率(fr)，并且，所述减振力的第二方向将所述塔架频率(ftw)推动成小于所述塔架谐振频率(fr)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一旋转频率(f1)和所述第二旋转频率(f2)被限定成使得所述禁区等于或小于所述主旋转频率(fp)的+/-3％。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡轮包括具有产生旋转转矩的发电机转子的发电机，其中，所述第一塔架-减振策略和所述第二塔架-减振策略的应用包括利用所述风力涡轮控制器来控制所述发
6.根据权利要求5所述的方法，其中，被减振的塔架振荡主要是大体上垂直于所述转子的轴线的侧向振荡。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡轮包括变桨控制系统，其中，所述第一塔架-减振策略和所述第二塔架-减振策略的应用包括利用所述变桨控制系统来使所述转子叶片的桨距角变化，以改变所述转子的旋转频率。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，被减振的塔架振荡主要是大体上平行于所述转子的轴线的纵向振荡。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡轮包括变桨控制系统和具有产生旋转转矩的发电机转子的发电机，其中，所述第一塔架-减振策略和所述第二塔架-减振策略的应用包括：
10.一种风力涡轮，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于对风力涡轮的塔架中的振荡进行减振的方法，其中，所述风力涡轮包括具有多个转子叶片的转子和风力涡轮控制器，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一塔架-减振策略包括施加相对于所述塔架谐振频率(fr)沿第一方向推动塔架频率(ftw)的减振力；并且，所述第二塔架-减振策略包括施加相对于所述塔架谐振频率(fr)沿与所述第一方向相反的第二方向推动所述塔架频率(ftw)的减振力。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述减振力的第一方向将所述塔架频率(ftw)推动成大于所述塔架谐振频率(fr)，并且，所述减振力的第二方向将所述塔架频率(ftw)推动成小于所述塔架谐振频率(fr)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一旋转频率(f1)和所述第二旋转频率(f2)被限定成使得所述禁区等于或小于所述主旋转频率(fp)的+/-3％。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡...
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