[发明专利]抑制塔振荡的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及抑制塔振荡的方法和装置。

本发明特别涉及一种风力涡轮塔，其在顶部配有机舱。

背景技术

如果风力涡轮塔正在振荡，将会产生塔运动的效果。这导致较大 负载作用在风塔安装的偏航系统上、风力涡轮的机舱内的传动装置上 及塔本身上。

减少这种效果的所谓塔振荡的“主动阻尼”是众所周知的。

US7309930B2描述了一种基于受控扭矩抑制振动的方案。风力涡 轮力的振动阻尼系统安装在塔上。该振动阻尼系统包括振动阻尼器， 其使用可变信号控制扭矩。该可变信号是基于发电机的速度。

处理塔振荡的另一种方法是设计相关的机械结构，其强度足以容 忍塔运动带来的额外的力。

此外，由于磨损和破损，相关的矛状部件必须要经常更换。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制风力涡轮机的塔振荡的改进方法和 装置。

这个问题由权利要求1和8的特征解决。本发明的优选实施方式 受制于随后的权利要求书。

根据本发明的抑制塔振荡的方法，旋转由位于塔顶的发电机转化 为电力。电力由变流器从交流转换为直流，并转换回交流。变流器使 用功率参考信号来控制输送的电力。在功率参考信号用于控制之前， 可变功率偏置信号被加到功率参考信号上。该可变功率偏置信号是基 于功率参考信号的平均值，并基于塔的并列振荡。

根据本发明，使塔的扭矩以另一功率振荡的方式来改变功率设定 点。这个功率显示出与塔振荡相同的频率，但显示出改变的相移。相 移调整是以降低塔振荡的方式进行，通常是使用180°的相移。

在一种优选实施方式中，塔的振荡或振动由G传感器测量，而这 个传感器可放置在塔顶上，或放置在风力涡轮的机舱内，等等。

滤波并延迟该传感器的信号以获得优化相移。随后被相移的信号 与平均功率参考信号相乘，以确保用于阻尼塔的信号的功率会随平均 功率信号成比例变化。

然后，在功率参考信号用于变流器控制前，阻尼信号被加到该功 率参考信号上。

在一种优选实施方式中，使乘法产生的信号饱和带有软饱和功能。 这是为了保证该信号的振幅不会过大，因为这会损坏风力涡轮机或导 致风力涡轮机的较大负载。由于该软饱和，避免了塔频率的谐波。

在上面提及的现有技术中，发电机速度信号是抑制塔振动的控制 系统的重要部分。通过使用如在US7309930B2中用于阻尼功率参考的 扭矩作为参考，当平均功率下降且转子速度不变时，阻尼功率参考与 平均功率参考之间的关系会增加。这导致电网的高颤动等级。与此相 反，本发明的方法成功带来电网的低颤动等级。

在本发明中，通过利用乘法调整功率参考信号得到的先进改善是： 该被调整的功率参考信号显示与平均功率信号的关系保持不变。

附图说明

在附图帮助下，本发明得到更详细的描述。

图1显示了抑制塔振荡的创造性方法的框图，以及

图2参考图1显示了产生软饱和功能的一种示例性实施方式。

具体实施方式

参考图1，风力涡轮机的机舱配备在风中旋转的多个叶片BL。由 此产生的旋转作用在发电机或马达M上，在该处旋转被转化为电能。

变频的交流电转化为静态频率以匹配相连的电网。这一转化由变 流器CONV完成，其是发电机逆变器和电网逆变器的组合。

发电机逆变器将交流转换为直流。电网逆变器以与连接电网相匹 配的频率将直流转换回交流。

功率控制器PWC用来将从旋转中获得的电力调整达到额定功率 值。该控制使用功率参考信号PowerRef完成，其送至变流器CONV。

如果达到额定功率值，功率参考信号PowerRef就保持不变。

功率控制器PWC的功率参考信号PowerRef经由求和单元SUM送 至变流器CONV。在求和单元SUM的帮助下，功率参考信号PowerRef 在到达变流器CONV之前被修正。因此，功率参考信号PowerRef作为 第一输入信号被送至求和单元SUM。

功率参考信号PowerRef也用来产生求和单元SUM的第二输入信 号，用于修正。

功率参考信号PowerRef还被送至低通滤波器LPF。低通滤波器 LPF根据选择的时间间隔计算平均功率值MPV。该时间间隔通常情况 下是几秒钟。