[发明专利]一种风电机组塔架振动控制方法及系统

权利要求书

1.一种风电机组塔架振动控制方法，其特征在于：包括如下的步骤：

1)同时测量风机塔顶机舱轴向和径向方向的振动加速度，并清除上述两个方向的振动加速度的数据干扰信号；再对该振动加速度进行积分，以分别得到塔顶轴向和径向方向的振动速度；

2)计算上述两个方向的振动速度的矢量合，以得到塔顶振动合速度；

3)利用带通滤波器对该振动合速度进行带通滤波，以提取出在塔顶的所述振动合速度方向的一阶固有频率信号，然后利用二阶滤波器对上述带通滤波器的滤波结果进行二阶滤波，以得到基于风机塔顶振动加速度的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值；

4)测量发电机转速以得到发电机转速的测量值，并将该测量值与发电机转速的设定值进行比较，再对该比较结果进行比例积分运算，得到基于风机发电机转速的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值；

5)将上述基于风机塔顶振动加速度的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值和上述基于风机发电机转速的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值进行矢量相加，利用该矢量相加值用于控制风机的变桨速率，以降低风机塔架在其所受合力方向的一阶和/或二阶固有频率振动幅度；

所述振动合加速度的方向为以塔顶水平面与塔架中轴线的交点为球心的球面半径方向，此时所述振动加速度或振动速度方向不限于塔顶机舱水平面内的轴向或径向方向，通过传感器测量三维方向上的塔顶机舱加速度，可以避免仅测量塔顶机舱轴向或径向方向的振动加速度而导致的测量精度不准的问题。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组塔架振动控制方法，其特征在于，所述带通滤波器的传递函数为：其中，表示角速度，表示阻尼系数，s表示复变量。

3.一种风电机组塔架振动控制方法，其特征在于：包括如下的步骤：

1)同时测量风机塔顶机舱轴向和径向方向的振动加速度，并清除上述两个方向的振动加速度的数据干扰信号，再对上述两个方向的振动加速度计算矢量合，以得到塔顶振动合加速度；

2)对上述振动合加速度进行积分，以得到塔顶振动合速度；

3)利用带通滤波器对该振动合速度进行带通滤波，以提取出在塔顶的所述振动合速度方向的一阶固有频率信号，然后利用二阶滤波器对上述带通滤波器的滤波结果进行二阶滤波，以得到基于风机塔顶振动加速度的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值；

4)测量发电机转速以得到发电机转速的测量值，并将该测量值与发电机转速的设定值进行比较，再对该比较结果进行比例积分运算，得到基于风机发电机转速的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值；

5)将上述基于风机塔顶振动加速度的变桨控制振动输入值和上述基于风机发电机转速的变桨控制振动输入值进行矢量相加，利用该矢量相加值用于控制风机的变桨速率，以降低风机塔架在其所受合力方向的一阶和/或二阶固有频率振动幅度；

所述振动合加速度的方向为以塔顶水平面与塔架中轴线的交点为球心的球面半径方向，此时所述振动加速度或振动速度方向不限于塔顶机舱水平面内的轴向或径向方向，通过传感器测量三维方向上的塔顶机舱加速度，可以避免仅测量塔顶机舱轴向或径向方向的振动加速度而导致的测量精度不准的问题。

4.根据权利要求3所述的一种风电机组塔架振动控制方法，其特征在于，所述带通滤波器的传递函数为：，其中，表示角速度，表示阻尼系数，s表示复变量。

5.一种风电机组塔架振动控制系统，其特征在于：包括：

加速度测量模块，用于同时测量风机塔顶机舱轴向和径向方向的振动加速度；误差校正模块，用于清除上述两个方向的振动加速度的数据干扰信号；

加速度积分模块，用于对该振动加速度进行积分，以分别得到塔顶轴向和径向方向的振动速度；

矢量计算模块，用于计算上述两个方向的振动速度的矢量合，以得到塔顶振动合速度；

频率提取模块，用于利用带通滤波器对该振动合速度进行带通滤波，以提取出在塔顶的所述振动合速度方向的一阶固有频率信号，然后利用二阶滤波器对上述带通滤波器的滤波结果进行二阶滤波，以得到基于风机塔顶振动加速度的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值；

转速测量模块，用于测量发电机转速以得到发电机转速的测量值；

比较模块，用于将该测量值与发电机转速的设定值进行比较；

比例积分模块，用于对该比较结果进行比例积分运算，得到基于风机发电机转速的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值；

矢量相加模块，用于将上述基于风机塔顶振动加速度的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值和上述基于风机发电机转速的控制叶片变桨速率的变桨控制振动输入值进行矢量相加，利用该矢量相加值用于控制风机的变桨速率，以降低风机塔架在其所受合力方向的一阶和/或二阶固有频率振动幅度；

所述振动合加速度的方向为以塔顶水平面与塔架中轴线的交点为球心的球面半径方向，此时以该球心为中心，设定距离为半径的球面上均匀安装多个加速度传感器，以测得预定位置的加速度值，并对各个所述加速度值进行矢量相加以得到合加速度，通过传感器测量三维方向上的塔顶机舱加速度，可以避免仅测量塔顶机舱轴向或径向方向的振动加速度而导致的测量精度不准的问题。