[发明专利]一种柔性塔架风电机组转速共振频率穿越控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种柔性塔架风电机组转速共振频率穿越控制方法及系统，方法包括：获取基础计算数据；对塔顶左右方向运动的加速度a_ss进行处理；求得第n个控制周期的滤波器后塔顶左右方向运动加速度a_ss0的均方根；根据运行标志位A进行不同运行状态。系统包括塔架模态在线辨识系统、塔架振动传感器和测速编码器分别与柔性塔架风电机组转速共振频率穿越控制系统相连，所述塔架振动传感器自上而下均匀安装在塔架上。上述技术方案实现风轮转速跳跃偏差值与振动幅值、阻尼系数的自适应控制，减小柔性塔架载荷，确保了机组安全，同时使风电机组大部分时间都运行在最大能量跟踪模式，明显减少发电量损失，有效提高风电机组发电效率。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种柔性塔架风电机组转速共振频率 穿越控制方法及系统。

背景技术

有资料显示，我国风电发展迅猛，装机规模连续8年世界第一，已经成为 我国第三大能源。近年，我国风电技术发展呈现叶片越来越长、机组容量越来 越大、塔架越来越高的发展趋势。随着塔架越来越高，常规的在运行转速范围 内，塔架一阶固有频率处于1P和3P之间的刚性塔架，已经不能满足高塔架设 计要求了，越来越多高塔架采用柔性塔架设计，即在运行转速范围内，塔架一 阶固有频率与1P。

风电机组采用柔性塔架之后，在运行转速范围内，塔架一阶固有频率会与 某个运行转速的1P存在共振转速点，发生共振会给风电机组造成较大载荷，甚 至危及机组安全。目前常用的解决方法是通过风轮转速跳跃控制，让风轮转速 快速穿越塔架共振转速点，但这种控制方法会损失较多发电量，造成较大经济 损失，且得事先精准测量塔架一阶共振频率，实际应用也不便利。

中国专利文献CN104405581B公开了一种“风力发电机组转速控制方法及控 制系统”。方法包括：获取风力发电机组的转速，并获取风力发电机组的扭矩或 功率；如果转速大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的 转速中间值，并且扭矩小于预设的第一扭矩值或者功率小于预设的功率参考值， 则控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转 速下限；如果转速小于转速中间值，并且扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或 者功率大于或等于功率参考值，则控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力 发电机组的共振转频带对应的转速上限。上述技术方案损失较多发电量，造成 较大经济损失，且得事先精准测量塔架一阶共振频率，实际应用也不便利。

发明内容

本发明主要解决原有的柔性塔架风电机组转速控制方法会损失较多发电量 的技术问题，提供一种柔性塔架风电机组转速共振频率穿越控制方法及系统， 实现风轮转速跳跃偏差值与振动幅值、阻尼系数的自适应控制，减小柔性塔架 载荷，确保了机组安全，同时使风电机组大部分时间都运行在最大能量跟踪模 式，明显减少发电量损失，实现能源的有效利用。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种柔性塔架风电机组转速共振频率穿越控制方法，包括以下步骤：

(1)获取基础计算数据；

(2)对塔顶左右方向运动的加速度a_ss进行处理；

(3)求得第n个控制周期的滤波器后塔顶左右方向运动加速度a_ss0的均方 根；

(4)根据运行标志位A进行不同运行状态。

作为优选，所述的步骤(1)的基础计算数据包括通过塔架模态在线辨识系 统得到的第n个控制周期的塔架左右方向一阶模态频率ω₀(n)和阻尼比B₀(n)，通 过塔架振动传感器得到的第n个控制周期的塔顶左右方向运动加速度a_ss(n)，通 过编码器测得的第n个控制周期的风轮转速ω_r(n)，以及第n个控制周期的运行 模式标志位A，标志位A初值设置为0。