[发明专利]一种风电机组振动的监测和控制方法及系统

权利要求书

1.一种风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于包括：

采集步骤，获取风电机组的机舱振动信号；

计算步骤，根据机舱振动信号，计算机舱振动频率值；

识别步骤，根据计算得到的振动频率判断激振源；

振动消减步骤，根据激振源滤除控制信号中的激振频率；

其中，所述的激振源为叶轮、传动链、变流器或变桨装置，所述的识别步骤是通过叶轮模型、传动链模型、变流器模型、变桨模型的特征频率是否接近于所述振动频率值的判断来确定激振源。

2.根据权利要求1所述的风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于：

当风机运行在额定状态以下时，所述的叶轮模型的特征频率为叶轮转速基频和叶轮转速的三倍频，若此时叶轮被判断为激振源，所述的振动消减步骤是通过调节控制信号中的变桨目标值或转矩目标值，使叶轮转速迅速通过三倍频转速区域；

当风机运行在额定状态以上时，所述的叶轮模型的特征频率为变桨位置的变化频率，若此时叶轮被判断为激振源，所述的振动消减步骤是对变桨控制器的输入转速信号及控制输出信号中的变桨目标值进行滤波处理，滤除其在机舱振动频率值附近的频率。

3.根据权利要求1所述的风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于：

当风机运行在额定状态以下时，所述的传动链模型的特征频率为传动链的固有频率；

当风机运行在额定状态以上时，所述的传动链模型的特征频率为发电机转速围绕额定转速波动的频率；

当判断传动链为激振源时，所述的振动消减步骤对转矩控制器输入端的发电机转速信号进行滤波处理，滤除发电机转速信号中机舱振动频率值附近的频率。

4.根据权利要求1所述的风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于：

所述的变流器模型的特征频率为发电机转矩随转矩目标值变化的频率；

当判断变流器为激振源时，所述的振动消减步骤是对转矩控制器的输入转速信号及控制输出信号中的转矩目标值进行滤波处理，滤除其在机舱振动频率值附近的频率。

5.根据权利要求1所述的风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于：

当风机运行在额定状态以下时，变桨装置不被判断为激励源；

当风机运行在额定状态以上时，所述的变桨模型的特征频率为变桨位置随变桨目标值变化的频率；

当判断变桨装置为激振源时，所述的振动消减步骤是对变桨控制器的输入转速信号及控制输出信号中的变桨目标值进行滤波处理，滤除其在机舱振动频率值附近的频率。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于所述的振动消减步骤采用的滤波公式为其中，ζ为阻尼，ω为频率，s为拉普拉斯算子。

7.根据权利要求1所述的风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于所述的接近为在所述振动频率值±5％的范围内。

8.根据权利要求1所述的风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于：

所述的计算步骤还包括计算机舱振动加速度有效值，并将得到的振动加速度有效值与阀值a进行比较，当该振动加速度有效值超过阀值a时启动所述振动消减步骤的消减激活判断步骤；

所述的振动消减步骤之后，还包括再次采集、计算机舱振动加速度有效值，并将其与阀值b进行比较，并当该振动加速度有效值不小于阀值b时重复振动消减步骤，直至机舱的振动加速度有效值小于阀值b的消减退出判断步骤。

9.根据权利要求8所述的风电机组振动的监测和控制方法，其特征在于所述的阀值a为振动报警值的二分之一，所述的阀值b为振动报警值的四分之一。

10.一种应用权利要求1-9中任一项所述方法的风电机组振动的监测和控制系统，其特征在于包括：

采集模块，用于获取风电机组的机舱振动信号；

计算模块，用于根据机舱振动信号，计算机舱振动频率值；

识别模块，用于根据计算得到的振动频率判断激振源；

振动消减模块，用于根据激振源滤除控制信号中的激振频率。

11.根据权利要求10所述的风电机组振动的监测和控制系统，其特征在于：

所述的计算模块还用于计算机舱振动加速度有效值；

还包括消减激活判断模块，用于将计算模块得到的振动加速度有效值与阀值a进行比较，并在振动加速度有效值超过阀值a时启动所述振动消减模块；

还包括消减退出判断模块，用于在振动消减步骤之后再次采集、计算机舱振动加速度有效值，并将其与阀值b进行比较，并当该振动加速度有效值不小于阀值b时由振动消减模块重复振动消减步骤，直至机舱的振动加速度有效值小于阀值b时使振动消减模块退出。