[发明专利]用于变速风力涡轮机的减震方法

说明书

本申请是申请日为2005年7月30日，同名的中国专利申请200510098114.5 的分案申请。

技术领域

本发明主要涉及风力涡轮机领域，尤其涉及一种用于变速风力涡轮机的主 动减震方法。

背景技术

风力涡轮机被认为是一种环保安全且相对便宜的能源替代物。风力涡轮机 包括具有多个叶片的转子，所述叶片将风能转换成驱动轴的旋转运动。使用驱 动轴来旋转电力发电机的转子。涡轮机转子通过包括传动箱的传动系统旋转地 连接到发电机上。传动箱逐步使涡轮机转子相对低的旋转速度提高到一个更合 适的速度来使发动机有效地将旋转运动转变成电能。电能然后被输送到公用输 电线路上。通常，传动系统和发电机装在发动机舱中，所述发动机舱安装在支 柱的顶部上。

旋转叶片上的风剪切力引起转子的周期性角加速度和减速度，这引起传动 系统的转矩波动。通常，传动系统主要包括钢元件，从而呈现出弱的被动阻尼 特性。弱的阻尼特性引起过度震动，过度震动不利地影响涡轮元件的寿命。这 种情形使得主动的减震手段成为必须，所述手段能减小传动系统上的动态载荷 和/或涡轮结构震动。

当前的减震方法通常使用发电机需求转矩作为主动的阻尼输入。定速风力 涡轮机使用感应发电机，所述感应发电机在所关心的操作区域具有线性的力矩 减小曲线。由这种机器产生的发电机所需转矩直接与发电机速度成比例。感应 发电机的操作特性本质上有助于减小传动系统的震动。但是，主动的减震器设 计在变速风力涡轮机的情况下是必须的，该风力涡轮机使用双反馈感应驱动 (doubly-fed induction drive)。在这种机器中，所需的转矩不再被限制为成比例 减小，从而降低了减震性能。在过去，用于变速风力涡轮机的传动系统减震方 法是建立在对传动系统动态特性的两或三个集总参数描述的基础上。这些设计 使用发电机速度反馈作为阻尼输入，以通过假定传动系统的共振频率来减小由 传动系统共振引起的震动。

但是，这些设计通常由于下列原因中的一个或多个而变得不适当。首先， 因为经常使用不同卖方的元件来配置涡轮机，因而难以精确估计传动系统的共 振频率。这导致了在不同涡轮机结构中的非最佳操作。第二，当前的传动系统 减震方法并没有减小支柱的侧向震动，这会引起传动系统的转矩波动。

因而，需要一种用于变速风力涡轮机的主动减震方法来减小传动系统和支 柱上的动态载荷，并提供适应不同涡轮结构的能力。

发明内容

本技术提供了一种新颖的方法，其被设计成满足上述需求。在本技术的一 方面中，提供了一种用于风力涡轮机的减震系统。该风力涡轮机系统包括减震 器，减震器提供了一种可变信号来控制由风力涡轮机系统的发电机产生的力矩。 该可变信号以发电机速度为基础并具有基于支柱侧向振动的共振频率的第一局 部峰值。

在另一方面，提供了一种风力涡轮机的减震方法。根据该方法，发电机所 需力矩基于发电机的被传感速度来测定。通过提供信号来调节发电机所需力矩， 所述信号是以发电机转子速度的改变为基础的。所述信号具有基于支柱侧向共 振频率的第一峰值和基于传动系统共振频率的第二峰值。

但是，在另一方面，提供了一种计算机程序。所述计算机程序包括代码， 所述代码适于接收代表发电机速度的输入，并根据代表发电机速度的输入来计 算用于控制由发电机产生的力矩的响应。所述响应具有基于支柱侧向共振频率 的第一峰值、在发电机转子频率下相对于第一峰值的低值和基于传动系统共振 频率的第二峰值，其中所述发电机转子频率对应于叶片的穿过频率。

附图说明

当参见附图阅读了下面的详细描述时，将能更透彻理解本发明的这些和其 它特征、方面和有益效果，其中类似标记表示附图中的类似部件，附图如下：

图1是风力涡轮机系统的示意图，本技术的实施例可适用于该系统；

图2是根据本技术目的的减震机构的示意图；

图3是根据本技术的闭环衰减系统的图示；

图4是根据本技术的减震器的频率特性的曲线图；

图5是表示共振峰值检测运算法则的典型程序框图；

图6是在减震和非减震风力涡轮机系统的发电机频率下传动系统扭矩力矩 变化的曲线图；

图7是在减震和非减震风力涡轮机系统的发电机频率下支柱侧向力矩变化 的曲线图。

零件目录表

10风力涡轮机系统