CN114992046A - 一种智能风电机组的振动控制系统和稳定性控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能风电机组的振动控制系统和稳定性控制方法，该振动控制系统包括：机舱、第一变流器、第二变流器、变压器、第一振动机构、第二振动机构和控制器；第一变流器和第二变流器分别沿第一方向设置在位于机舱内的机身部的第一振动机构上；变压器沿第二方向设置在位于机舱内的尾部的第二振动机构上；控制器包括：第一振动控制部和第二振动控制部，分别用于控制第一振动机构以控制第一变流器和第二变流器沿着第二方向振动，第三振动控制部，用于控制第二振动机构以控制变压器沿第一方向振动；第一方向垂直于第二方向。本发明实施例分别通过控制器分别控制第一变流器、第二变流器和变压器的振动，以全向抑制智能风电机组的振动。

Description

一种智能风电机组的振动控制系统和稳定性控制方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及风力发电技术领域，更具体为一种智能风电机组的振动控制系统稳定性控制方法。

背景技术

风能作为可再生能源的重要组成部分，在双碳目标下备受关注，并取得了广泛的利用；智能风电机组是一种将风能转换为电能的绿色装备。高比例可再生能源占比下的新型电力系统需要高装机量的智能风电机组来支撑，同时，新型电力系统对智能风电机组提出了更高的要求，那就是高可靠性、高安全性、高经济性。

目前智能风电机组正在趋向长、柔叶片大叶轮、高塔架、轻量化结构等维度发展，降成本已成为风电行业炙热的话题，且持续在践行中。然而，近两年市场上我们看到的是机组频频倒塔、叶片断裂等安全事故，振动问题凸显，产品的低成本与高质量成为一对矛盾体。

智能风电机组这种技术发展趋势下需要结构稳定性保护装置，且在风电行业已看到了相关的技术和产品。从软件的角度，通过变桨、转矩、偏航等控制实现机组特定方向及部位的阻尼增加，从而增加机组稳定性；从硬件的角度，通过增加调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器来实现整机的阻尼增加进而提升机组的稳定性等。通过软件、硬件分别应用或组合应用来应对高塔、柔性机组、轻量化机组所面临的振动问题、叶轮转动与塔架耦合振动问题。

在现有技术中，高塔、柔性机组、轻量化机组振动特征、叶轮塔架耦合振动特征从根本上讲与阻尼息息相关，解决此类问题从阻尼角度入手可得到较好地答案。实际中，从软件增加阻尼维度存在一些难点，如传感器的测量精度问题、传感器的测量干扰问题使得实施应用起来相对困难；从硬件增加阻尼维度来讲，调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器均可以很好地实现振动抑制，从公开文献中可以看出许多现场测试验证的明显效果；但是额外的增加调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器等硬件产品无形中增添了机组的成本，使得机组经济性下降。因此需要提供一种在兼顾机组成本前提下可实现阻尼增加产品，以解决由于外部风荷载诱发的整机振动问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种智能风电机组的振动控制系统和稳定性控制方法，以解决现有技术中需要增加额外的阻尼器不仅增加成本，稳定性也难以控制的技术问题。

为达上述目的，本发明实施例提供了一种智能风电机组的振动控制系统，所述振动控制系统包括：机舱、第一变流器、第二变流器、变压器、第一振动机构、第二振动机构和控制器；

所述第一变流器和所述第二变流器分别沿第一方向设置在位于所述机舱内的机身部的第一振动机构上；

所述变压器沿第二方向设置在位于所述机舱内的尾部的第二振动机构上；

所述控制器包括：

第一振动控制部，用于控制所述第一振动机构以控制所述第一变流器沿着第二方向振动；

第二振动控制部，用于控制所述第一振动机构以控制所述第二变流器沿着第二方向振动；以及，

第三振动控制部，用于控制所述第二振动机构以控制所述变压器沿第一方向振动；

所述第一方向垂直于所述第二方向。

在一些可能的实施方式中，

所述第一振动机构包括：

第一滑动副元件，设置于所述机舱的机身部的第一平台上；

第一弹性元件，所述第一弹性元件一端分别与所述第一变流器或者所述第二变流器固定连接，另一端与所述第一平台上设置的连接结构固定连接；

所述第一振动控制部和所述第二振动控制部用于分别设置所述第一弹性元件的刚度值，以控制所述第一滑动副元件的运行速度；

所述第二振动机构包括：

第二滑动副元件，设置于所述机舱的尾部的第二平台上；

第二弹性元件，所述第二弹性元件一端与所述变压器固定连接，另一端与所述第二平台上设置的连接结构固定连接；

所述第三振动控制部用于设置所述第二弹性元件的刚度值，以控制所述第二滑动副元件的运行速度。

在一些可能的实施方式中，所述振动控制系统还包括：

传感器，用于实时测量智能风电机组的第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号；

滤波器，用于对所述时域信号进行滤波处理，实时获得所述智能风电机组的第一方向一阶运行频率和第二方向一阶运行频率；

所述第一振动控制部和所述第二振动控制部，分别还用于根据所述第一方向一阶运行频率分别设置所述第一平台上的所述弹性元件的刚度值，使得所述第一变流器的振动频率和所述第二变流器的振动频率分别与所述智能风电机组的第一方向一阶运行频率实现同频，以获得第一方向固有阻尼值；

所述第三振动控制部，还用于根据所述第二方向一阶运行频率设置所述第二平台上的弹性元件的刚度值，使得所述变压器的振动频率与所述智能风电机组的第二方向一阶运行频率实现同频，以获得第二方向固有阻尼值。

在一些可能的实施方式中，

所述第一振动机构还包括：第一阻尼元件，所述第一阻尼元件包括第一导体元件和第一电磁元件，所述第一导体元件和所述第一电磁元件分别设置在所述第一变流器和所述第二变流器与相应的第一滑动副元件之间；

所述第一电磁元件包括：若干第一铁芯、第一线圈、第一电阻和第一导线，所述第一线圈缠绕在所述若干第一铁芯的外部，所述第一导线与所述第一电阻串联连接，用于将所述第一线圈分别与所述第一变流器的第一电源模块和第二变流器的第二电源模块；

所述第一振动控制部和所述第二振动控制部还用于分别控制所述第一电源模块和所述第二电源模块的电压值；

所述第二振动机构还包括：第二阻尼元件，所述第二阻尼元件包括第二导体元件和第二电磁元件，所述第二导体元件和所述第二电磁元件均设置在所述变压器与所述第二滑动副元件之间；

所述第二电磁元件包括：若干第二铁芯、第二线圈、第二电阻和第二导线，所述第二线圈缠绕在所述若干第二铁芯的外部，所述第二导线与所述第二电阻串联连接，用于将所述第二线圈与所述变压器的第三电源模块连接；

所述第二振动控制部还用于控制所述第三电源模块的电压值。

在一些可能的实施方式中，所述控制器还包括：

实际阻尼获取部，用于根据所述第一方向加速度和所述第二方向加速度的时域信号，根据多周期幅值衰减法获得所述智能风电机组的第一方向实际阻尼值和第二方向实际阻尼值；

加阻阻尼获取部，用于将所述第一方向固有阻尼值与所述第一方向实际阻尼值比较，获得第一方向加阻阻尼，将所述第二方向固有阻尼值与所述第二方向实际阻尼值比较，获得第二方向加阻阻尼；

所述第一振动控制部和所述第二振动控制部，还用于根据所述第一方向加阻阻尼分别控制所述第一电源模块和所述第二电源模块提供相应的电源；

所述第三振动控制部，还用于根据所述第二方向加阻阻尼控制所述第三电源模块提供相应的电压。

在一些可能的实施方式中，

所述第一振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼大于等于第一方向临界阻尼值时，控制所述第一变流器的第一电源模块提供的电压值小于第一电压值且大于第二电压值；

所述第二振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼大于等于第一方向临界阻尼值时，控制所述第二变流器的第二电源模块提供的电压值小于第三电压值且大于第四电压值；

其中，所述第二电压值和第四电压值分别是所述第一变流器与所述第二变流器与所述智能风电机组的第一方向实现共振时的电压值；所述第一电压值和第三电压值分别是锁止所述第一变流器和所述第二变流器沿着所述智能风电机组的第一方向振动时的电压值。

在一些可能的实施方式中，

所述第一振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼为0时，控制所述第一变流器的第一电源模块提供的电压值大于或者等于第一电压值；

所述第二振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼为0时，控制所述第二变流器的第二电源模块提供的电压值大于等于第三电压值，以锁止所述第一变流器和所述第二变流器沿着所述智能风电机组的第一方向振动。

在一些可能的实施方式中，

所述第一振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼大于0且小于第一方向临界阻尼时，控制所述第一变压器的第一电源模块提供的电压值小于第二电压值；并且，所述第二振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼大于0且小于第一方向临界阻尼时，控制所述第二变流器的第二电源模块提供的电压值大于第三电压值，以控制所述第一变流器沿着所述智能风电机组的第一方向振动并锁止所述第二变流器振动；

所述第一振动控制部，还用于当所述第一变流器的累计振动时间大于或者等于预设时间时，控制所述第一变压器的第一电源模块提供的电压值大于第一电压值；并且，所述第二振动控制部，还用于控制所述第二变流器的第二电源模块提供的电压值小于第四电压值，以控制所述第二变流器沿着所述智能风电机组振动并锁止所述第一变流器振动。

在一些可能的实施方式中，所述第三振动控制部还用于：

当所述第二方向加阻阻尼大于或者等于第二方向临界阻尼时，控制所述变压器的第三电源模块提供的电压值小于第五电压值且大于第六电压值；

当所述第二方向加阻阻尼为0时，控制所述变压器的第三电源模块的电压值大于第五电压值，以锁止所述变压器沿着所述智能风电机组的第二方向振动；

当所述第一方向加阻阻尼大于0且小于第二方向临界阻尼时，控制所述变压器的第三电源模块提供的电压值小于第六电压值，使得所述变压器沿着所述智能风电机组的第二方向振动；

其中，所述第六电压值是所述变压器与所述智能风电机组的第二方向实现共振时的电压值；所述第五电压值是锁止所述变压器沿着所述智能风电机组的第二方向振动时的电压值。

第二方面，本发明实施例提供了一种智能风电机组的稳定性控制方法，所述方法包括：

实时测量智能风电机组的第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号；

基于所述第一方向加速度和所述第二方向加速度的时域信号，根据多周期幅值衰减法获得所述智能风电机组的第一方向实际阻尼值和第二方向实际阻尼值；

将所述智能风电机组的第一方向固有阻尼值与所述第一方向实际阻尼值比较，获得第一方向加阻阻尼，所述智能风电机组的第二方向固有阻尼值与所述第二方向实际阻尼值比较，获得第二方向加阻阻尼；

根据所述第一方向加阻阻尼控制第一变流器的第一电源模块、第二变流器的第二电源模块提供相应的电源；

根据所述第二方向加阻阻尼控制变压器的第三电源模块提供相应的电压。

上述技术方案的有益技术效果在于：

本发明实施例提供的一种智能风电机组的振动控制系统和稳定性控制方法，该振动控制系统包括：机舱、第一变流器、第二变流器、变压器、第一振动机构、第二振动机构和控制器；第一变流器和第二变流器分别沿第一方向设置在位于机舱内的机身部的第一振动机构上；变压器沿第二方向设置在位于机舱内的尾部的第二振动机构上；控制器包括：第一振动控制部，用于控制第一振动机构以控制第一变流器沿着第二方向振动；第二振动控制部，用于控制第一振动机构以控制第二变流器沿着第二方向振动；以及，第三振动控制部，用于控制第二振动机构以控制所述变压器沿第一方向振动；第一方向垂直于第二方向。本发明实施例分别通过控制器的第一控制部、第二控制部以及第三控制部分别控制第一变流器、第二变流器和变压器的振动，以全向抑制智能风电机组的振动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种智能风电机组的振动控制系统的机舱内部结构图；

图2是本发明实施例的一种第一振动机构和第二振动机构的结构示意图；

图3A是本发明实施例的一种阻尼元件的示意图；

图3B是本发明实施例的一种电磁元件的示意图；

图4是本发明实施例的一种智能风电机组的振动控制逻辑图；

图5是本发明实施例的一种智能风电机组的稳定性控制方法的流程图。

附图标号说明：

1、机舱；

2、第一变流器；

3、第二变流器；

4、变压器；

5、第一振动机构；51、第一滑动副元件；52、第一弹性元件；53、第一阻尼元件；531、第一导体元件；532、第二导体元件；532a、第一铁芯；532b、第一线圈；532c、第一电阻；532d、第一导线；

6、第二振动机构；61、第二滑动副元件；62、第二弹性元件；63、第二阻尼元件；631、第二导体元件；632、第二电磁元件；632a、第二铁芯；632b、第二线圈；632c、第二电阻；632d、第二导线；

7、变压器。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

图1是本发明实施例的一种智能风电机组的振动控制系统的机舱内部结构图，如图1 所示，该振动控制系统包括：机舱1、第一变流器2、第二变流器3、变压器4、第一振动机构5、第二振动机构6和控制器7；第一变流器2和第二变流器3分别沿第一方向X设置在位于机舱1内的机身部的第一振动机构5上；变压器4沿第二方向Y设置在位于机舱 6内的尾部的第二振动机构6上；其中控制器7包括第一振动控制部、第二振动控制部和第三振动控制部，第一振动控制部与第一振动机构5电连接，用于控制第一振动机构5以控制第一变流器2沿着第二方向Y振动，第二振动控制部与第一振动机构5电连接，用于控制第一振动机构5以控制第二变流器3沿着第二方向Y振动，第三振动控制部用于控制第二振动机构6以控制变压器4沿第一方向X振动；第一方向X垂直于第二方向Y。

本发明实施例通过将第一变流器2、第二变流器3和变压器4分别设置在第一振动机构5和第二振动机构6上，再通过控制器7的三个振动控制部分别控制第一振动机构5和第二振动机构6，以分别控制第一变流器2、第二变流器3和变压器4在机舱1内振动，无需额外的阻尼器，即可全向抑制智能风电机组的振动，提高智能风电机组的稳定性及使用寿命，还极大地节省了成本。

图2是本发明实施例的一种第一振动机构和第二振动机构的结构示意图，如图2所示，在一些实施例中，第一振动机构5包括第一滑动副元件51、和第一弹性元件52，第二振动机构包括第二滑动副元件61、和第二弹性元件62，第一振动机构5的第一滑动副元件 51设置于机舱1的机身部的第一平台11上，第二振动机构6的第二滑动副元件61设置在机舱6的尾部的第二平台12上。

第一弹性元件52的一端分别与第一变流器2或第二变流器3固定连接，另一端与第一平台11上设置的连接结构13固定连接，第二弹性元件62与变压器4固定连接，另一端与第二平台12上设置的连接结构13固定连接，连接结构13可以以螺栓、焊接等形式分别与第一平台11或者第二平台12固定连接，通过第一振动控制部和第二振动控制部分别设置第一弹性元件52的刚度值，以控制第一滑动副元件51的运行速度，第三振动控制部设置第二弹性元件62的刚度值，以控制第二滑动副元件61的运行速度。可选的，第一滑动副元件51和第二滑动副元件61均可以为直线导轨、滚珠丝杠或运动小车。当第一滑动副元件51和第二滑动副元件61均为直线导轨或滚珠丝杠时，直线导轨或滚珠丝杠中的非运动部分与第一平台11或者第二平台12固定连接；当第一滑动副元件51和第二滑动副元件61均为运动小车时，第一平台11和第二平台12分别支撑运动小车的滚轮，并与运动小车的滚轮构成滚动摩擦副。本发明实施例中，通过第一滑动副元件51和第二滑动副元件61的运动分别带动第一变流器2、第二变流器3和变压器4的运动，以抑制智能风电机组的振动。

在一些实施例中，振动控制系统还包括传感器和滤波器，传感器用于实时测量智能风电机组的第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号；滤波器用于对时域信号进行滤波处理，实时获得智能风电机组的第一方向一阶运行频率和第二方向一阶运行频率；第一振动控制部和第二振动控制部，分别还用于根据第一方向一阶运行频率分别设置第一平台上的第一弹性元件52的刚度值，使得第一变流器2的振动频率和第二变流器3的振动频率分别与智能风电机组的第一方向一阶运行频率实现同频，以获得第一方向固有阻尼值；第三振动控制部还用于根据第二方向一阶运行频率设置第二平台上的第二弹性元件62的刚度值，使得变压器的振动频率与智能风电机组的第二方向一阶运行频率实现同频，以获得第二方向固有阻尼值。具体的，根据第一方向的一阶运行频率和第二方向的一阶运行频率分别设置第一弹性元件52和第二弹性元件62的刚度值。

具体的，可以根据频率公式，

计算出第一弹性元件52和第二弹性元件62的刚度值k，其中，m为风电机组的质量，f为一阶运行频率。本发明实施例可以在既定系统的配置下，通过调整第一弹性元件52和第二弹性元件62的刚度值k，使得整个风电机组运动系统的频率可调整。

图3A是本发明实施例的一种阻尼元件的示意图，图3B是本发明实施例的一种电磁元件的示意图，如图3A和图3B所示，在一些实施例中，第一振动机构还包括：第一阻尼元件53，阻尼元件53包括第一导体元件531和第二电磁元件532，第一导体元件531和第一电磁元件532均设置在第一变流器2与其对应的第一滑动副元件51之间，第二变流器3 与其对应的第一滑动副元件51之间，或变压器4与滑动副元件7之间；第二振动机构还包括：第二阻尼元件63，阻尼元件63包括第一导体元件531和第二电磁元件532，第一导体元件531和第一电磁元件532均设置在第一变流器2与第一滑动副元件51之间，第二变流器3与第一滑动副元件51之间。

第一电磁元件532包括：若干第一铁芯532a、第一线圈532b、第一电阻532c和第一导线532d，第一线圈532b缠绕在若干第一铁芯532a的外部，第一导线532d与第一电阻 532c串联连接，用于将第一线圈532b分别与第一变流器2的第一电源模块和第二变流器3 的第二电源模块；通过第一振动控制部和第二振动控制部分别控制第一电源模块和第二电源模块的电压值；

第二振动机构还包括：第二阻尼元件63，第二阻尼元件63包括第二导体元件631和第二电磁元件632，第二导体元件631和第二电磁元件632均设置在变压器4与第二滑动副元件62之间；第二电磁元件632包括：若干第二铁芯632a、第二线圈632b、第二电阻 632c和第二导线632d，第二线圈632b缠绕在若干第二铁芯632a的外部，第二导线632d 与第二电阻632c串联连接，用于将第二线圈632b与变压器4的第三电源模块连接；通过第二振动控制部控制第三电源模块的电压值。

具体的，第一导体元件531和第二导体元件631均可以为整体式部件或者分体式部件，第一导体元件531和第二导体元件631分别固定安装在第一变流器2、第二变流器3或变压器4的底部，第一电磁元件532和第二电磁元件632分别固定于第一平台11或第二平台12上，移动第一导体元件531或第二导体元件631分别切割第一电磁元件532或第二电磁元件632产生的空间电磁场，进而产生电磁运动阻力(即阻尼力)。本发明实施例可以通过阻尼元件分别消耗第一变流器2、第二变流器3或变压器4运动时的动能，实现整个风电机组在Y方向和X方向的振动抑制。具体的，当风电机组(即主结构)发生振动时，第一变流器2、第二变流器3或变压器4(相当于质量元件)由于惯性作用会分别在第一滑动副元件51或第二滑动副元件52上产生与主结构反相位的运动，在反相位运动中会分别带动第一导体元件531或第二导体元件631来切割第一电磁元件532和第二电磁元件632 产生的磁感线实现动能向热能的耗能转换，从而消耗了主结构上的振动能量，实现了振动的抑制。

在一些实施例中，控制器7还包括：实际阻尼获取部和加阻阻尼获取部，实际阻尼获取部用于根据第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号，根据多周期幅值衰减法获得智能风电机组的第一方向实际阻尼值和第二方向实际阻尼值；加阻阻尼获取部用于将第一方向固有阻尼值与第一方向实际阻尼值比较，获得第一方向加阻阻尼Δδ1，将第二方向固有阻尼值与第二方向实际阻尼值比较，获得第二方向加阻阻尼Δδ2；第一方向固有阻尼值和第二方向固有阻尼值是智能风电机组在开发设计过程中，对应的物理仿真模型具有已知的第一方向固有阻尼值和第二方向固有阻尼值。

图4是本发明实施例的一种智能风电机组的振动控制逻辑图，如图4所示，其包括如下步骤：

传感器实时测量智能风电机组的第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号；

滤波器对时域信号进行滤波处理，实时获得智能风电机组的第一方向一阶运行频率和第二方向一阶运行频率；

控制器7的实际阻尼获取部根据第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号，以能离多周期幅值衰减法获得智能风电机组的第一方向实际阻尼值和第二方向实际阻尼值；

控制器7的加阻阻尼获取部将第一方向固有阻尼值与第一方向实际阻尼值比较，获得第一方向加阻阻尼Δδ1，将第二方向固有阻尼值与第二方向实际阻尼值比较，获得第二方向加阻阻尼Δδ2；

控制器7的第一振动控制部和第二振动控制部根据第一方向加阻阻尼Δδ1分别控制第一电源模块和第二电源模块提供相应的电源；控制器7的第三振动控制部根据第二方向加阻阻尼Δδ2控制第三电源模块提供相应的电压。

具体的，如图4所示，在一些实施例中，当第一方向加阻阻尼Δδ1大于等于第一方向临界阻尼m(即Δδ1＞m)时，即第一方向实际阻尼值与第一方向固有阻尼值相差比较大，智能风电机组在X方向振动处于较大水平，此时通过第一振动控制部控制第一变流器2的第一电源模块提供的电压值V1小于第一电压值A2且大于第二电压值A1(即A1＜V1＜ A2)；通过第二振动控制部控制第二变流器3的第二电源模块提供的电压值小于第三电压值B2且大于第四电压值B1(即B1＜V2＜B2)；其中，第二电压值A1和第四电压值B1 分别是第一变流器2与第二变流器3与智能风电机组的第一方向实现共振时的电压值；第一电压值A2和第三电压值B2分别是锁止第一变流器2和第二变流器3沿着智能风电机组的第一方向振动时的电压值。此时，第一变流器2、第二变流器3在智能风电机组的振动激励作用下沿X方向左右运动时可以产生较优的阻尼力值，以更好的抑制智能风电机组的振动。

如图4所示，在一些实施例中，当第一方向加阻阻尼Δδ1为0(即Δδ1＝0)时，即第一方向实际阻尼值与第一方向固有阻尼值相当，此时，通过第一振动控制部控制第一变流器 1的第一电源模块提供的电压值V1大于或者等于第一电压值A2(即V1≥A2)；通过第二振动控制部控制第二变流器3的第二电源模块提供的电压值V2大于等于第三电压值B2 (即V2≥B2)，以锁止第一变流器2和第二变流器3沿着智能风电机组的第一方向振动。此时，由于在高电压输入下可以产生更大的电流，进而在第一电磁元件532中产生更高磁感应强度的磁场，以产生更大的阻尼力，进而限制和约束第一变流器2和第二变流器3在 X方向运动。

如图4所示，在一些实施例中，当第一方向加阻阻尼Δδ1大于0且小于第一方向临界阻尼值m(即0＜Δδ1＜m)时，即此时智能风电机组在X方向振动处于较低水平，此时为了提升、改善机组的疲劳寿命，需要在X方向额外提供一定的阻尼值，由于在X方向的第一变流器2和第二变流器3均可以振动，为了兼顾第一振动机构5中的滑动副元件7等的使用寿命，以及经济化设计问题，分别通过第一振动控制部和第二振动控制部控制第一变流器2和第二变流器3间隙振动，即通过第一振动控制部控制第一变压器2的第一电源模块提供的电压值V1小于第二电压值A1(V1＜A1)，在小电压输入下产生较低的电流，以在第一电磁元件532中产生相对弱的磁感应强度的磁场，进而提供较小的阻尼力，使得第一变压器2在智能风电机组的X方向的激励下沿X方向产生较小的运动位移以抑制智能风电机组的振动。并且，通过第二振动控制部控制第二变流器3的第二电源模块提供的电压值V2大于第三电压值B2(V2≥B2)，以锁止第二变流器3振动。

当第一变流器2的累计振动时间∑t大于或者等于预设时间a(∑t≥a)时，第一振动控制部控制第一变压器2的第一电源模块提供的电压值V1大于第一电压值A2(即V1≥A2)，以锁止第一变流器2振动；并且第二振动控制部控制第二变流器3的第二电源模块提供的电压值V2小于第四电压值B1(V2＜B1)，在小电压输入下产生较低的电流，以在第一电磁元件532中产生相对弱的磁感应强度的磁场，进而提供较小的阻尼力，使得第二变流器3在智能风电机组的X方向的激励下沿X方向产生较小的运动位移，以抑制智能风电机组的振动。本实施例中，通过第一变流器2和第二变流器3间隙振动，不仅可以很好地抑制智能风电机组的振动，提升、改善机组的疲劳寿命，还可以增加提高第一振动机构5中的滑动副元件7等的使用寿命。

如图4所示，在一些实施例中，当第二方向加阻阻尼Δδ2大于或者等于第二方向临界阻尼n(Δδ2≥n)时，此时智能风电机组在Y方向振动处于较大水平，通过第三振动控制部控制变压器4的第三电源模块提供的电压值V3小于第五电压值C2且大于第六电压值 C1(即C1＜V3＜C2)，以保证变压器4在智能风电机组的振动激励作用下沿Y方向左右运动时可以产生较优的阻尼力值，进而起到抑制机组振动的作用。

当第二方向加阻阻尼Δδ2为0(Δδ2＝0)时，即Y方向实际阻尼值与Y方向固有阻尼值相当，此时无需变压器4振动，为了限制、约束变压器4沿着Y方向运动，第三振动控制部控制变压器4的第三电源模块的电压值V3大于第五电压值C2(即V3≥C2)，以锁止变压器4沿着智能风电机组的第二方向振动；

当第一方向加阻阻尼Δδ2大于0且小于第二方向临界阻尼n(0＜Δδ2＜n)时，即智能风电机组在Y方向振动处于较低的水平，为了提升、改善机组的疲劳寿命，需要在风电机组的Y方向额外提供一定的阻尼值，此时，控制变压器的第三电源模块提供的电压值V3 小于第六电压值C1(即V3＜C1)，小电压输入下产生较低的电流进而使得第二电磁元件 632产生相对若的磁感应强度的磁场，以提供较小的阻尼力，使得变压器4在风电机组的 Y方向激励下沿Y方向产生较小的运动位移，以抑制智能风电机组的微小振动。

其中，第六电压值C1是变压器与智能风电机组的第二方向实现共振时的电压值；第五电压值C2是锁止变压器沿着智能风电机组的第二方向振动时的电压值。

另外，第一方向临界阻尼值和第二方向临界阻尼值分别是指整个智能风电机组(即机组)发生一阶共振时对应的机组第一方向的阻尼值和第二方向的阻尼值。

本发明实施例中，根据第一方向加阻阻尼Δδ1和第二方向加阻阻尼Δδ2提供不同的电压，不同的电压下产生的电流不同，不同的电流在第一电磁元件532中产生的不同磁感应强度的磁场，进而分别控制第一变流器2、第二变流器3和变压器4的振动幅度，在抑制智能风电机组的振动的同时，提高智能风电机组的使用寿命。

图5是本发明实施例的一种智能风电机组的稳定性控制方法的流程图，如图5所示，该稳定性控制方法包括：

S1，实时测量智能风电机组的第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号；

S2，基于第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号，根据多周期幅值衰减法获得智能风电机组的第一方向实际阻尼值和第二方向实际阻尼值；

S3，将智能风电机组的第一方向固有阻尼值与第一方向实际阻尼值比较，获得第一方向加阻阻尼Δδ1，智能风电机组的第二方向固有阻尼值与第二方向实际阻尼值比较，获得第二方向加阻阻尼Δδ2；

S4，根据第一方向加阻阻尼控制第一变流器2的第一电源模块、第二变流器3的第二电源模块提供相应的电压；

S5，根据第二方向加阻阻尼控制变压器4的第三电源模块提供相应的电压。

具体的，在实时测量智能风电机组的第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号之后，基于第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号，根据多周期幅值衰减法获得智能风电机组的第一方向实际阻尼值和第二方向实际阻尼值；将第一方向固有阻尼值与第一方向实际阻尼值比较，获得第一方向加阻阻尼Δδ1，将第二方向固有阻尼值与第二方向实际阻尼值比较，获得第二方向加阻阻尼Δδ2，根据第一方向加阻阻尼Δδ1分别控制第一电源模块和第二电源模块提供相应的电源；根据第二方向加阻阻尼Δδ2控制第三电源模块提供相应的电压。

本发明实施例的有益效果如下：

本发明实施例通过将第一变流器2、第二变流器3和变压器4分别设置在第一振动机构5和第二振动机构6上，再通过控制器7的三个振动控制部分别控制第一振动机构5和第二振动机构6，以分别控制第一变流器2、第二变流器3和变压器4在机舱1内振动，无需额外的阻尼器，即可全向抑制智能风电机组的振动，提高智能风电机组的稳定性及使用寿命，还极大地节省了成本；

本发明实施例可以在既定系统的配置下，通过调整第一弹性元件52和第二弹性元件 62的刚度值k，使得整个智能风电机组运动系统的频率可调整；

本发明实施例中，控制器7可以根据第一方向加阻阻尼Δδ1和第二方向加阻阻尼Δδ2 提供不同的电压，不同的电压下产生的电流不同，不同的电流在第一电磁元件532和第二电磁元件632中产生的不同磁感应强度的磁场，进而分别控制第一变流器2、第二变流器 3和变压器4的振动幅度，在抑制智能风电机组的振动的同时，提高智能风电机组的使用寿命；

本实施例中，通过第一变流器2和第二变流器3间隙振动，不仅可以很好地抑制智能风电机组的振动，提升、改善机组的疲劳寿命，还可以增加提高第一振动机构5中的滑动副元件7等的使用寿命。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，所述振动控制系统包括：机舱、第一变流器、第二变流器、变压器、第一振动机构、第二振动机构和控制器；

所述第一变流器和所述第二变流器分别沿第一方向设置在位于所述机舱内的机身部的第一振动机构上；

所述变压器沿第二方向设置在位于所述机舱内的尾部的第二振动机构上；

所述控制器包括：

第一振动控制部，用于控制所述第一振动机构以控制所述第一变流器沿着第二方向振动；

第二振动控制部，用于控制所述第一振动机构以控制所述第二变流器沿着第二方向振动；以及，

第三振动控制部，用于控制所述第二振动机构以控制所述变压器沿第一方向振动；

所述第一方向垂直于所述第二方向。

2.根据权利要求1所述的一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，

所述第一振动机构包括：

第一滑动副元件，设置于所述机舱的机身部的第一平台上；

第一弹性元件，所述第一弹性元件一端分别与所述第一变流器或者所述第二变流器固定连接，另一端与所述第一平台上设置的连接结构固定连接；

所述第一振动控制部和所述第二振动控制部用于分别设置所述第一弹性元件的刚度值，以控制所述第一滑动副元件的运行速度；

所述第二振动机构包括：

第二滑动副元件，设置于所述机舱的尾部的第二平台上；

第二弹性元件，所述第二弹性元件一端与所述变压器固定连接，另一端与所述第二平台上设置的连接结构固定连接；

所述第三振动控制部用于设置所述第二弹性元件的刚度值，以控制所述第二滑动副元件的运行速度。

3.根据权利要求2所述的一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，所述振动控制系统还包括：

传感器，用于实时测量智能风电机组的第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号；

滤波器，用于对所述时域信号进行滤波处理，实时获得所述智能风电机组的第一方向一阶运行频率和第二方向一阶运行频率；

所述第一振动控制部和所述第二振动控制部，还用于分别根据所述第一方向一阶运行频率分别设置所述第一平台上的所述弹性元件的刚度值，使得所述第一变流器的振动频率和所述第二变流器的振动频率分别与所述智能风电机组的第一方向一阶运行频率实现同频，以获得第一方向固有阻尼值；

所述第三振动控制部，还用于根据所述第二方向一阶运行频率设置所述第二平台上的弹性元件的刚度值，使得所述变压器的振动频率与所述智能风电机组的第二方向一阶运行频率实现同频，以获得第二方向固有阻尼值。

4.根据权利要求3所述的一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，

所述第一振动机构还包括：第一阻尼元件，所述第一阻尼元件包括第一导体元件和第一电磁元件，所述第一导体元件和所述第一电磁元件分别设置在所述第一变流器和所述第二变流器与相应的第一滑动副元件之间；

所述第一电磁元件包括：若干第一铁芯、第一线圈、第一电阻和第一导线，所述第一线圈缠绕在所述若干第一铁芯的外部，所述第一导线与所述第一电阻串联连接，用于将所述第一线圈分别与所述第一变流器的第一电源模块和第二变流器的第二电源模块；

所述第一振动控制部和所述第二振动控制部还用于分别控制所述第一电源模块和所述第二电源模块的电压值；

所述第二振动机构还包括：第二阻尼元件，所述第二阻尼元件包括第二导体元件和第二电磁元件，所述第二导体元件和所述第二电磁元件均设置在所述变压器与所述第二滑动副元件之间；

所述第二电磁元件包括：若干第二铁芯、第二线圈、第二电阻和第二导线，所述第二线圈缠绕在所述若干第二铁芯的外部，所述第二导线与所述第二电阻串联连接，用于将所述第二线圈与所述变压器的第三电源模块连接；

所述第二振动控制部还用于控制所述第三电源模块的电压值。

5.根据权利要求4所述的一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，所述控制器还包括：

实际阻尼获取部，用于根据所述第一方向加速度和所述第二方向加速度的时域信号，根据多周期幅值衰减法获得所述智能风电机组的第一方向实际阻尼值和第二方向实际阻尼值；

加阻阻尼获取部，用于将所述第一方向固有阻尼值与所述第一方向实际阻尼值比较，获得第一方向加阻阻尼，将所述第二方向固有阻尼值与所述第二方向实际阻尼值比较，获得第二方向加阻阻尼；

所述第一振动控制部和所述第二振动控制部，还用于根据所述第一方向加阻阻尼分别控制所述第一电源模块和所述第二电源模块提供相应的电源；

所述第三振动控制部，还用于根据所述第二方向加阻阻尼控制所述第三电源模块提供相应的电压。

6.根据权利要求5所述的一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，

所述第一振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼大于等于第一方向临界阻尼时，控制所述第一变流器的第一电源模块提供的电压值小于第一电压值且大于第二电压值；

所述第二振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼大于等于第一方向临界阻尼时，控制所述第二变流器的第二电源模块提供的电压值小于第三电压值且大于第四电压值；

其中，所述第二电压值和第四电压值分别是所述第一变流器与所述第二变流器与所述智能风电机组的第一方向实现共振时的电压值；所述第一电压值和第三电压值分别是锁止所述第一变流器和所述第二变流器沿着所述智能风电机组的第一方向振动时的电压值。

7.根据权利要求6所述的一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，

所述第一振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼为0时，控制所述第一变流器的第一电源模块提供的电压值大于或者等于第一电压值；

所述第二振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼为0时，控制所述第二变流器的第二电源模块提供的电压值大于等于第三电压值，以锁止所述第一变流器和所述第二变流器沿着所述智能风电机组的第一方向振动。

8.根据权利要求7所述的一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，当所述第一方向加阻阻尼大于0且小于第一方向临界阻尼时，

所述第一振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼大于0且小于第一方向临界阻尼时，控制所述第一变压器的第一电源模块提供的电压值小于第二电压值；并且，所述第二振动控制部，还用于当所述第一方向加阻阻尼大于0且小于第一方向临界阻尼时控制所述第二变流器的第二电源模块提供的电压值大于第三电压值，以控制所述第一变流器沿着所述智能风电机组的第一方向振动并锁止所述第二变流器振动；

所述第一振动控制部，还用于当所述第一变流器的累计振动时间大于或者等于预设时间时，控制所述第一变压器的第一电源模块提供的电压值大于第一电压值；并且，所述第二振动控制部，还用于控制所述第二变流器的第二电源模块提供的电压值小于第四电压值，以控制所述第二变流器沿着所述智能风电机组振动并锁止所述第一变流器振动。

9.根据权利要求8所述的一种智能风电机组的振动控制系统，其特征在于，所述第三振动控制部还用于：

当所述第二方向加阻阻尼大于或者等于第二方向临界阻尼时，控制所述变压器的第三电源模块提供的电压值小于第五电压值且大于第六电压值；

当所述第二方向加阻阻尼为0时，控制所述变压器的第三电源模块的电压值大于第五电压值，以锁止所述变压器沿着所述智能风电机组的第二方向振动；

当所述第一方向加阻阻尼大于0且小于第二方向临界阻尼时，控制所述变压器的第三电源模块提供的电压值小于第六电压值，使得所述变压器沿着所述智能风电机组的第二方向振动；

其中，所述第六电压值是所述变压器与所述智能风电机组的第二方向实现共振时的电压值；所述第五电压值是锁止所述变压器沿着所述智能风电机组的第二方向振动时的电压值。

10.一种智能风电机组的稳定性控制方法，其特征在于，所述方法包括：

实时获取智能风电机组的第一方向加速度和第二方向加速度的时域信号；

基于所述第一方向加速度和所述第二方向加速度的时域信号，根据多周期幅值衰减法获得所述智能风电机组的第一方向实际阻尼值和第二方向实际阻尼值；

将所述智能风电机组的第一方向固有阻尼值与所述第一方向实际阻尼值比较，获得第一方向加阻阻尼，所述智能风电机组的第二方向固有阻尼值与所述第二方向实际阻尼值比较，获得第二方向加阻阻尼；

根据所述第一方向加阻阻尼控制第一变流器的第一电源模块、第二变流器的第二电源模块提供相应的电压；

根据所述第二方向加阻阻尼控制变压器的第三电源模块提供相应的电压。

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