[发明专利]一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机组控制技术领域，特别是涉及一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法及装置。

背景技术

随着风电机组单机容量逐渐增大，机组塔架尺寸变大、重量上升从而导致固有频率下降。同时，机组风轮直径越来越大，机组运行转速和范围越来越小，在这几种因素交错发展下，塔架固有频率与机组运行激振频率交叉发生共振的概率越来越大。因此，综合考虑机组整体性能、成本等方面因素，需要一种抑制在塔架固有频率范围发生共振的控制方法。

现有技术中通过采集机舱内部的左右方向加速度信号，并根据加速度信号计算获得发电机第一转矩信号。第一转矩信号与用于正常功率控制的第二转矩信号叠加获得变频控制信号，并输出给发电机变流变频器实现转矩的控制，通过在发电机电磁转矩给定的基础上再增加一个和塔架谐振频率上的较小波动，通过相位的调整来抵消谐振的作用，从而实现对塔架振动的抑制。

然而该方法中用于抵消塔架谐振的补偿转矩会影响功率输出品质，如何降低该补偿转矩对功率输出的影响亟待解决。并且，该方法未对加速度信号做消差处理，容易产生累积偏差，获得的附加转矩容易偏离希望值，从而降低控制效果，甚至导致功率输出不足或功率超发等问题。

同时，该方法对塔架振动的控制都在设计初设置好参数，当频率发生改变时，例如海上风电机组，由于基础地质不同以及打桩深度不同等因素造成塔筒频率不同，设置好的参数不能自动调整，造成控制目标偏移，从而降低控制效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法及装置，以实现降低补偿转矩对输出功率的影响，提高抑制塔架左右振动的控制效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法，该方法包括：

获取塔架左右加速度a_m，对所述塔架左右加速度a_m进行消差处理得到消差后的加速度a_c；

将所述加速度a_c进行积分计算和滤波处理，得到塔架一阶固有频率ω对应的速度V_N；

将测量到的发电机转速Ω_m分别通过滤波处理和比例积分调节，得到所述塔架一阶固有频率ω对应的发电机转速Ω_N和输出转矩T_PI；

依据所述发电机转速Ω_m，所述输出转矩T_PI和上一周期补偿转矩计算得到补偿转矩系数K_b；

利用所述V_N，所述K_b和所述Ω_N计算得到总补偿电磁转矩T_b，将所述T_b和所述T_PI的相加结果作为控制信号，输入风电机组进行功率控制。

优选的，所述对所述塔架左右加速度a_m进行消差处理得到消差后的加速度a_c，包括：

将所述机舱左右加速度a_m通过特殊高通滤波器和低通滤波器，得到加速度a_c；

其中，所述特殊高通滤波器的传递函数为：所述低通滤波器的传递函数为：ξ_h是特殊高通滤波器的阻尼比，ξ_l是低通滤波器的阻尼比，ω是塔架左右一阶固有频率。

优选的，所述将所述加速度a_c进行积分计算和滤波处理，得到塔架一阶固有频率ω对应的速度V_N，包括：

将所述加速度a_c通过积分项，获得塔架左右振动速度V_C；

将所述塔架左右振动速度V_C通过带通滤波器，获得塔架一阶固有频率ω对应的速度V_C；

其中，所述积分项的传递函数为：所述带通滤波器的传递函数为：ξ₁是带通滤波器阻尼比，ω是塔架一阶固有频率，τ₁为时间常数。

优选的，所述将测量到的发电机转速Ω_m通过滤波处理，得到所述塔架一阶固有频率ω对应的发电机转速Ω_N，包括：

将测量到的发电机转速Ω_m通过高通滤波器和带通滤波器，得到所述塔架一阶固有频率ω对应的发电机转速Ω_N；