CN205190116U - 大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置 - Google Patents

大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN205190116U
CN205190116U CN201520782830.4U CN201520782830U CN205190116U CN 205190116 U CN205190116 U CN 205190116U CN 201520782830 U CN201520782830 U CN 201520782830U CN 205190116 U CN205190116 U CN 205190116U
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave filter
controller
integrator
absolute value
value encoder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201520782830.4U
Other languages
English (en)
Inventor
应有
叶杭冶
孙勇
许国东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Windey Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Windey Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Windey Co Ltd filed Critical Zhejiang Windey Co Ltd
Priority to CN201520782830.4U priority Critical patent/CN205190116U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN205190116U publication Critical patent/CN205190116U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

一种大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置，包括振动传感器、积分器、滤波器、控制器、绝对值编码器和Park坐标逆变换器，所述振动传感器安装塔架顶部用于测量塔顶左右运动方向加速度，所述振动传感器与所述积分器连接，所述积分器与所述滤波器连接，所述滤波器与所述控制器连接，所述控制器与所述Park坐标逆变换器连接；所述绝对值编码器安装在风电机组低速轴上用于测量风轮方位角，所述绝对值编码器与所述Park坐标逆变换器连接。本实用新型降低对变桨的要求、变桨轴承和减速机磨损较小、控制效果良好。

Description

大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电控制技术，尤其是一种大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置。
背景技术
目前，风电机组单机容量和风轮直径越来越大，而相应塔架高度也越来越高，部分机组已采用高度超过120m的塔架。为了降低塔架成本，同时考虑避免机组发生共振，大型风电机组通常采用柔性塔架，即在整个风电机组运行转速范围内，塔架一阶模态频率满足在1倍转频(1P)和3倍转频(3P)之间，根据GL2010标准要求，塔架频率ft要求满足：1.05P≤ft≤2.95P。而塔架高度增加，使塔架变得越来越柔(即刚度和频率下降)。
通常柔性塔架的一阶模态阻尼都较小，因此在风电机组运行时，机舱和塔架都会较严重振动，并给塔架造成较大载荷，进而会降低机组可靠性和寿命。而塔架越柔，机舱的塔架振动也会严重，造成的塔架载荷也会越来越大。
可以通过虚拟阻尼控制方法，增加塔架左右方向或前后方向一阶模态阻尼，以减小塔架振动，降低塔架的载荷，提高机组可靠性和寿命，降低塔架重量，提高经济性。目前常见的2种方法：(1)第一种方法，通过测量塔架顶部前后方向加速度，经过积分、带通滤波器和限幅环节，得到塔架前后方向加阻控制所需的期望桨距角，再与变桨控制环期望桨距角相加，得到总期望桨距角输出，输给变桨系统，有变桨系统驱动桨叶动作，实现塔架前后一阶模态加阻控制。该种控制方法，三个桨叶是同步动作(得到相同桨距角执行指令)，控制效果较差，对变桨要求较高，且会显著增加变桨轴承和减速机磨损。(2)第二种方法，通过测量塔架顶部左右方向加速度，经过积分、带通滤波器和限幅环节，得到塔架左右方向加阻控制所需的期望发电机转矩，再与转矩控制环输出期望发电机转矩相加，得到总期望发电机转矩输出，输给变流器，由变流器调节发电机电池力矩，可以实现塔架前后一阶模态加阻控制。该种控制方法，滤波器设计困难，实际控制效果较差。
发明内容
为了克服已有风电机组塔架虚拟阻尼控制方法的对变桨要求较高、变桨轴承和减速机磨损较大、控制效果较差的不足，本实用新型提供一种降低对变桨的要求、变桨轴承和减速机磨损较小、控制效果良好的大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置，包括振动传感器、积分器、滤波器、控制器、绝对值编码器和Park坐标逆变换器，所述振动传感器安装塔架顶部用于测量塔顶左右运动方向加速度，所述振动传感器与所述积分器连接，所述积分器与所述滤波器连接，所述滤波器与所述控制器连接，所述控制器与所述Park坐标逆变换器连接；所述绝对值编码器安装在风电机组低速轴上用于测量风轮方位角，所述绝对值编码器与所述Park坐标逆变换器连接。
进一步，所述滤波器包括带动滤波器和带阻滤波器。
本实用新型的有益效果主要表现在：1、降低对变桨的要求、变桨轴承和减速机磨损较小、控制效果良好；2、控制器设计简单，实用强；3、具有良好的经济性、可靠性和工程实用性。
附图说明
图1为本实用新型中大型风电机组塔架虚拟阻尼控制系统的控制框图。
图2为本实用新型中大型风电机组塔架虚拟阻尼控制方法的工作原理框图。
其中：为风轮方位角，a塔架顶部左右方向加速度，ν架顶部左右方向速度，ω1，ω2为带通滤波器频率，ξ1，ξ2为带通滤波器阻尼比，ω3，ω4为带阻滤波器频率，ξ3，ξ4为带阻滤波器阻尼比，Ks为控制器增益，βd为固定坐标系的期望桨距角，β′1、β′2、β′3分别为三桨叶期望的桨距角补偿值。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1和图2，一种大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置，包括振动传感器、积分器、滤波器、控制器、绝对值编码器和Park坐标逆变换器，所述振动传感器安装塔架顶部于测量塔顶左右运动方向加速度，所述振动传感器与所述积分器连接，所述积分器与所述滤波器连接，所述滤波器与所述控制器连接，所述控制器与所述Park坐标逆变换器连接；所述绝对值编码器安装在风电机组低速轴上用于测量风轮方位角，所述绝对值编码器与所述Park坐标逆变换器连接。
进一步，所述滤波器包括带动滤波器和带阻滤波器。
如图1所示，本实用新型的具体实现包括两个控制器，一个是转速变桨控制器4，用于实现风电机组转速控制(或实现功率控制)，另一个是塔架虚拟阻尼控制器14，用于增加塔架左右方向的一阶模态阻尼，以减小塔架振动，降低塔架的载荷。
转速变桨控制器4的实现过程：安装在发电机上的增量式编码器1实时测量出发电机转速，经过滤波器2的低通滤波和带阻滤波后传输给变桨PI控制器3，变桨PI控制器3根据滤波器后的发电机转速，实时得到桨叶期望桨距角，该期望桨距角就是三桨叶输出桨距角的相同部分。
塔架虚拟阻尼控制器14实现过程：安装塔架顶部振动传感器9测得塔顶左右运动方向加速度a，在通过积分器10得到塔顶左右运动方向速度ν，经过滤波器11滤波，滤波后的塔顶左右运动方向速度传输给控制器12，控制器12输出固定坐标轴上的期望桨距角，而安装风电机组低速轴上的绝对值编码器8测得风轮方位角；固定坐标轴上的期望桨距角经过Park坐标逆变换器13得到各桨叶的期望桨距角补偿值。
将转速变桨控制器4得到期望桨距角和独立变桨控制器14得到各桨叶的期望桨距角补偿值传递给桨距角耦合器7，桨距角耦合器7分别求出各桨叶的期望桨距角，并传给变桨系统6，由变桨系统6控制风电机组5的各桨叶变桨动作。本实用新型即可以实现原有变桨控制功能(实现风电机组转速或者功率控制)，同时又能增加塔架左右方向的一阶模态阻尼，以减小塔架振动，降低塔架的载荷，提高机组的可靠性和寿命。
如图2所示，塔架虚拟阻尼控制工作原理，其实现包括如下步骤：
1)安装塔架顶部振动传感器测得塔顶左右运动方向加速度a；
2)安装在风电机组低速轴绝对值编码器测得风轮方位角
3)根据塔顶左右运动方向加速度a进过积分得到塔顶左右运动方向速度ν；
4)对塔顶左右运动方向速度ν进行带通滤波器和带阻滤波器滤波；
5)滤波后的塔顶左右运动方向速度ν，经P控制器输出固定坐标轴上的期望桨距角βd。
6)输出固定坐标轴上的期望桨距角βd，经过Park逆变换得到桨叶的期望桨距角补偿值(β′1，β′2，β′3)。
根据Park逆变换得到各桨叶的桨距角补偿值分别对风电机组转速变桨控制器输出的期望桨距角进行补偿，并通过变桨系统控制桨叶动作，实现塔架虚拟阻尼控制。
所述步骤6)中的Park逆变换公式为：
所述步骤5)中的P控制器可采用PI控制、LQG控制、模糊控制、最优控制、自适应等控制算法。

Claims (2)

1.一种大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置，其特征在于：包括振动传感器、积分器、滤波器、控制器、绝对值编码器和Park坐标逆变换器，所述振动传感器安装塔架顶部用于测量塔顶左右运动方向加速度，所述振动传感器与所述积分器连接，所述积分器与所述滤波器连接，所述滤波器与所述控制器连接，所述控制器与所述Park坐标逆变换器连接；所述绝对值编码器安装在风电机组低速轴上用于测量风轮方位角，所述绝对值编码器与所述Park坐标逆变换器连接。
2.如权利要求1所述的大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置，其特征在于：所述滤波器包括带动滤波器和带阻滤波器。
CN201520782830.4U 2015-10-10 2015-10-10 大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置 Active CN205190116U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520782830.4U CN205190116U (zh) 2015-10-10 2015-10-10 大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520782830.4U CN205190116U (zh) 2015-10-10 2015-10-10 大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN205190116U true CN205190116U (zh) 2016-04-27

Family

ID=55783112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520782830.4U Active CN205190116U (zh) 2015-10-10 2015-10-10 大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN205190116U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111502912A (zh) * 2020-04-09 2020-08-07 浙江运达风电股份有限公司 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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111502912A (zh) * 2020-04-09 2020-08-07 浙江运达风电股份有限公司 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
CN111502912B (zh) * 2020-04-09 2021-08-17 浙江运达风电股份有限公司 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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105179168B (zh) 一种大型风电机组塔架虚拟阻尼控制方法
CN101900080B (zh) 采用变结构pid变桨控制的风机控制系统
CN101688518B (zh) 可变速度风力涡轮机、谐振控制系统、运行可变速度风力涡轮机的方法、可变速度风力涡轮机中方法的使用以及谐振控制系统的使用
CN104976056B (zh) 用于风力涡轮的推力速度控制的系统和方法
CN102996335B (zh) 一种大型风电机组变桨距控制与转矩控制的解耦控制方法
WO2016058115A1 (zh) 一种风力发电机组偏航控制方法及系统
EP3256719A1 (en) Control system for damping structural vibrations of a wind turbine system having multiple rotors
CN103296961B (zh) 抑制海上风电机组振动的控制方法及控制系统
CN103742357B (zh) 一种风力发电机组风轮非对称载荷控制方法
CN101542864A (zh) 用于在市电网扰动期间运行连接到市电网的风力涡轮机的方法、风力涡轮机以及风电厂
CN102680895A (zh) 一种风力发电模拟平台及其模拟方法
CN104533716B (zh) 一种基于卡尔曼滤波的独立变桨载荷控制方法
CN104912733A (zh) 风力发电机偏航控制方法、控制模块及基于该模块的控制装置
CN108799012A (zh) 基于改进多胞型观测方法的风力机桨距执行器故障诊断方法
CN111502912B (zh) 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
CN110657066B (zh) 一种风电机组控制方法、控制器及装置
CN103256188A (zh) 一种风力发电机组传动链的扭转振动控制方法及装置
CN205190116U (zh) 大型风电机组塔架虚拟阻尼控制装置
CN103835881A (zh) 基于电动有效阻尼的独立变桨系统及变桨方法
CN106374526A (zh) 液压型风电机组及能量分层调控的低电压穿越控制方法
Coronado et al. Adaptive control of variable-speed variable-pitch wind turbines for power regulation
CN113323804B (zh) 解决风力发电机组塔架二阶前后振动的控制方法与模块
CN116505598A (zh) 一种风电机群服役质量动态调控方法及系统
CN113494418A (zh) 用于减轻作用于风力涡轮的转子叶片的负载的系统和方法
CN104500338B (zh) 一种风力发电主动偏航变转速失速控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant