ES2942286T3 - Método de detección de desbalance de palas de turbina eólica doblemente alimentada con base en datos de corriente del estator - Google Patents
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Abstract
Se proporciona un método de detección de desequilibrio de palas de turbinas eólicas con doble alimentación basado en datos de corriente del estator, que comprende: si se produce un desequilibrio de palas, recopilar múltiples conjuntos de información sobre una corriente de fase del estator iA y una velocidad de rotación r en una etapa de operación de velocidad constante, realizando una transformada de Hilbert para obtener una señal de envolvente de amplitud, realizando FFT en la señal de envolvente y obteniendo la amplitud cuando una turbina está a una frecuencia de rotación de 1x; realizar el ajuste por un método de mínimos cuadrados con respecto a la relación entre la amplitud a la frecuencia de rotación 1x y la corriente de fase del estator cuando las palas están equilibradas; durante el funcionamiento del aerogenerador doblemente alimentado, recogiendo una corriente de fase del estator iA y una velocidad de rotación r en la fase de funcionamiento a velocidad constante, y calcular la amplitud Q(1) a la frecuencia rotacional 1x; y calcular Q_base(1) según el iA recopilado junto con una curva ajustada, y si Q(1) > Q_base(1) + compensación, determinar que se produce el desequilibrio y obtener un grado de desequilibrio según la diferencia entre ellos. El método de detección de la presente invención es simple, preciso y adaptable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método de detección de desbalance de palas de turbina eólica doblemente alimentada con base en datos de corriente del estator
La presente solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente China número 201611143926.1, titulada “MÉTODO DE DETECCIÓN DE DESBALANCE DE PALAS DE TURBINA EÓLICA DOBLEMENTE ALIMENTADA CON BASE EN DATOS DE CORRIENTE DEL ESTATOR”, presentada el 13 de Diciembre de 2016 ante la Oficina de Patentes de China.
Campo
La presente solicitud se refiere al campo técnico de detección de fallas en línea de un sistema de generador de energía eólica, y en particular a un método para detectar el desbalance de las palas de un sistema de generador de energía doblemente alimentado con base en datos de corriente del estator.
Antecedentes
En general, los sistemas generadores de energía eólica funcionan en un entorno severo, en el cual puede producirse un desbalance de la masa de las palas debido a la acción del viento, la arena y el hielo. Además, en los últimos años, con el aumento de la capacidad de un sistema generador de energía eólica y la aplicación de un sistema generador de energía eólica de baja velocidad del viento, se utilizan palas largas. El desbalance de un impulsor, que incluye el desbalance aerodinámico, se transfiere fácilmente a una cadena de transmisión, lo cual puede provocar una vibración agravada de todo el sistema generador de energía eólica, e incluso provocar un accidente.
Es difícil construir un modelo de detección preciso debido a las diferencias entre las palas y los complicados mecanismos de falla. En un método de detección convencional con base en un umbral fijo, el umbral se determina en función de las experiencias y de diversos tiempos de experimentos, por lo que el método de detección convencional no es adecuado para todos los campos de viento y todo tipo de palas.
En la actualidad, el desbalance de las palas del sistema generador de energía eólica puede detectarse a través de medios de detección tales como análisis de vídeo, detección de vibraciones, e información eléctrica. Sin embargo, en la mayoría de estos métodos, se requiere disponer un dispositivo adicional, lo cual da como resultado no solo un coste elevado, sino también una confiabilidad y adaptabilidad deficientes. Recientemente, diversas instituciones de investigación y fabricantes de máquinas eólicas realizan investigaciones relacionadas con el desbalance de las palas, y también se presentan algunas solicitudes de patentes. Por ejemplo, en una patente titulada “MÉTODO RA DETECTAR FALLA DE DESBALANCE EN IMPULSOR CON BASE EN LA CORRIENTE DEL ESTATOR DE UN SISTEMA GENERADOR DE ENERGÍA EÓLICA DOBLEMENTE ALIMENTADO”, con el fin de adquirir una característica de amplitud, se requiere realizar una derivación secundaria para reconstruir una corriente de estator y realizar dos veces la transformación FFT, lo que resulta en un proceso de procesamiento complicado. Por ejemplo, en una patente titulada “MÉTODO PARA DETECTAR FALLA DE DESBALANCE ENTRE PALAS DE GENERADOR DE En Er GÍA EÓLICA DOBLEMENTE ALIMENTADO”, se requiere recopilar un voltaje y una corriente, y realizar un proceso sobre la energía eléctrica, lo cual puede ser factible en teoría, a la vez que tienen poca adaptabilidad para campos de viento en diferentes regiones, palas de diferentes fabricantes y condiciones de funcionamiento de diferentes máquinas de viento.
La solicitud de patente número CN105756864A se refiere a un método de diagnóstico de fallas de desbalance de palas con base en una corriente de estator de un grupo electrógeno de energía eólica de doble alimentación. El método de diagnóstico de fallas de desbalance de las palas incluye: controlar el grupo electrógeno de energía eólica de doble alimentación para operar en un modo de detección, y mantener el grupo electrógeno de energía eólica para operar a una velocidad de rotación constante; adquiriendo sincrónicamente una corriente de fase del estator Ía establecida y una velocidad de rotación del generador r en la etapa de funcionamiento de velocidad constante, los cuales cumplen los requisitos; de acuerdo con la velocidad de rotación del generador adquirida r, calcular una frecuencia base de una velocidad de impulsor, realizar un procesamiento de señal utilizando un espectro de envolvente para obtener un espectro de envolvente If después de realizar el procesamiento de filtrado de ondículas en la corriente de fase del estator ía; extraer una amplitud de frecuencia base M(1) y una amplitud de frecuencia múltiplo k M(k) de la velocidad del impulsor en el espectro envolvente If y usando la amplitud de frecuencia base M(1) y la amplitud de frecuencia múltiplo k M(k) de la velocidad del impulsor como características, donde k representa el número de palas; comparar la amplitud de frecuencia base M(1) y la amplitud de frecuencia múltiplo k M(k), y si M(1) es mayor que a*M(k), determinar que existe un desbalance de pala, donde a representa una relación de amplitud preestablecida.
La solicitud de patente US2011036166 divulga un método para determinar el grado de desbalance de masa residual y una solución de equilibrio correctivo para un conjunto giratorio que tiene un eje de rotación no vertical. El método consiste en medir la energía real instantánea promedio en un intervalo de tiempo, calcular la Transformada de Fourier de la señal demodulada, establecer el pico de amplitud y fase asociado a la velocidad angular del conjunto giratorio y calcular la cantidad de desbalance. El método para dar una solución correctiva consiste en adquirir simultáneamente una señal de referencia de posición del conjunto giratorio con la señal de energía real instantánea
promedio, calcular la diferencia de fase entre las dos señales adquiridas a la velocidad angular del conjunto giratorio, calcular la magnitud del desbalance, y calcular la cantidad y ubicación del peso correctivo necesario para minimizar el desbalance a un nivel aceptable.
La solicitud de patente DE102011086608 divulga un método para determinar la velocidad de rotación del rotor de una turbina eólica y/o para monitorizar el estado de una pala de rotor de una turbina eólica. La velocidad de rotación del rotor se determina averiguando el período de oscilación de la corriente del motor. La posición del rotor se determina mediante la evaluación del punto cero y la evaluación del gradiente, y/o el estado de la pala del rotor se determina con ayuda de un análisis de tiempo o frecuencia de la corriente del motor de al menos un motor de ajuste de pala.
La solicitud de patente número CN104184383 divulga un método de diagnóstico de corriente de estator de generador de energía eólica doblemente alimentado para una falla de desbalance del impulsor. La frecuencia fundamental de la corriente monofásica del estator se extrae utilizando el análisis FFT. El componente característico de falla de la corriente monofásica del estator bajo la falla de desbalance del impulsor se calcula utilizando la frecuencia fundamental. Se utiliza un FFT para obtener un análisis espectral de un componente característico de falla obtenido de la corriente de fase del estator. Los valores característicos de amplitud de frecuencia del conjunto de generación eólica en circunstancias normales se comparan para juzgar la gravedad de la falla.
La solicitud de patente número US2016033580A1 se relaciona con la detección de fallas en generadores de turbina, las fallas del generador de turbina se pueden detectar al recibir una señal de corriente del generador de turbina, y muestrear sincrónicamente la señal de corriente para obtener un conjunto de muestras de señal de corriente que están separadas uniformemente en el dominio de fase, en el cual las diferencias de fase entre muestras de señal de corriente adyacentes en el conjunto de muestras de señal de corriente son sustancialmente las mismas. El proceso incluye generar un espectro de frecuencia de las muestras de señal actuales, identificar una o más excitaciones en el espectro de frecuencia, y detectar una falla en el generador de turbina con base en una o más excitaciones en el espectro de frecuencia.
Resumen
Con el fin de superar las desventajas en la precisión y adaptabilidad de un método convencional para detectar el desbalance de las palas de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado, se proporciona en la presente solicitud un método para detectar el desbalance de las palas de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado con base en datos de corriente del estator, el cual se realiza fácilmente y logra una buena precisión y adaptabilidad.
La siguiente solución técnica se proporciona en la presente solicitud, para resolver los problemas técnicos anteriores.
Se proporciona un método para detectar el desbalance de las palas de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado con base en datos de corriente del estator, el cual incluye las siguientes etapas de:
1) recopilar, en una condición de equilibrio de pala, múltiples conjuntos de datos durante un período de tiempo en donde el sistema generador de energía eólica doblemente alimentado opera a una velocidad de rotación constante, cada uno de los múltiples conjuntos de datos incluye una corriente de fase del estator ¡a y una velocidad rotacional r, y realizar una transformada de Hilbert en la corriente de fase del estator ¡a , para obtener una señal envolvente de amplitud, donde no se realiza ninguna operación de paso al recopilar los datos;
2) realizar una transformada FFT sobre la señal envolvente de amplitud obtenida en la etapa 1, y calcular una frecuencia de rotación base f¡1) de un impulsor con base en la velocidad de rotación r del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado;
3) determinar una amplitud en la frecuencia de rotación base del impulsor con base en los resultados obtenidos en las etapas 1) y 2), y realizar una operación de ajuste para obtener una curva que muestre una relación entre la amplitud en la frecuencia de rotación base y la corriente de fase del estator en el caso de balance de palas; 4) recopilar la corriente de fase del estator ¡a y la velocidad de rotación r durante el período de tiempo donde el sistema generador de energía eólica doblemente alimentado opera a la velocidad de rotación constante, y calcular una amplitud Q(1) a la frecuencia de rotación base de acuerdo con las etapas 1) y 2);
5) calcular Q_base(1) con base en la corriente de fase del estator recopilada en la etapa 4) junto con la curva obtenida en la etapa 3), donde Q_base(Y) indica una amplitud de referencia en la frecuencia de rotación base; y 6) comparar Q(1) con Q_base(1)+compensac¡ón, y determinar que existe desbalance de pala en el caso de que Q(1) > Q_base(1)+compensación, donde se calcula un grado de desbalance con base en una diferencia entre Q(1) y Q_base(1)+compensación, y donde la compensación indica una compensación residual y se determina con base en el análisis teórico y la pluralidad de conjuntos de datos recopilados en combinación con una influencia de residual en el método de mínimos cuadrados.
Además, en la etapa 1), durante el período de tiempo donde el sistema generador de energía eólica doblemente alimentado funciona a una velocidad de rotación constante, el valor de la raíz cuadrada media de la velocidad de rotación está dentro de un rango establecido, el cual varía de 0 a 15.
Además, en la etapa 2), la frecuencia de rotación base f¡1) del impulsor se calcula con base en la velocidad de rotación r del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado de acuerdo con la siguiente ecuación:
donde r indica la velocidad de rotación del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado, b indica una relación de transmisión.
Además, en la etapa 3), la operación de ajuste se realiza con el método de mínimos cuadrados de acuerdo con la siguiente ecuación:
donde (f{x) indica una función a determinar, {^d(x), ^i(x), - ^n(x)} indica una clase de función, y ao,ai, -an indica coeficientes a determinar, y
donde P indica un valor mínimo de una suma cuadrática de una diferencia entre los datos determinados y los datos reales.
Los siguientes efectos beneficiosos pueden lograrse en la presente solicitud. Por un lado, no es necesario disponer otro dispositivo para recoger datos, lo que conduce a un bajo coste de hardware. Por otro lado, la amplitud de una falla es pequeña y varía dependiendo de la condición de operación. En esta solicitud, se obtiene una amplitud de referencia mediante una operación de ajuste, y se realiza una determinación comparando una amplitud real con la amplitud de referencia, eliminando así la interferencia de ruidos. Además, la tasa de detección mejora debido a la compensación de errores.
Breve descripción de los dibujos
Con el fin de ilustrar más claramente las soluciones técnicas en las realizaciones de la presente solicitud, los dibujos que se utilizarán en la descripción de las realizaciones se describen brevemente a continuación. Es evidente que, los dibujos descritos a continuación son solo algunas realizaciones de la presente solicitud, los expertos en la técnica pueden obtener otros dibujos con base en los dibujos sin ningún esfuerzo creativo.
la Figura 1 es un diagrama de flujo de un método de acuerdo con la presente solicitud;
la Figura 2 es un diagrama de flujo de un proceso de análisis de señales;
la Figura 3 es un gráfico de curvas que muestra un torque y una velocidad de rotación de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado en un caso de equilibrio de palas;
la Figura 4 es un gráfico de curvas que muestra una corriente de fase de estator A y una curva de velocidad de rotación de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado en un caso de equilibrio de palas; la Figura 5 es un gráfico de curvas que muestra la comparación entre las amplitudes obtenidas al realizar una transformada FFT en las corrientes de fase A, respectivamente, en un caso de equilibrio de palas y en un caso de desbalance de palas;
la Figura 6 es un gráfico de curvas que muestra una comparación entre los espectros obtenidos realizando una transformada de Hilbert, respectivamente, en un caso de equilibrio de palas y en un caso de desbalance de palas;
la Figura 7 es un gráfico de curvas que muestra las relaciones entre una amplitud característica y una amplitud efectiva de una corriente de fase, respectivamente, en un caso de equilibrio de palas y en un caso de desbalance de palas; y
La Figura 8 es un gráfico de curvas que muestra una comparación entre los resultados de detección determinados respectivamente en tres casos de palas.
Descripción detallada
La presente solicitud se describe junto con los dibujos a continuación.
Con referencia a las Figuras 1 a 8, se proporciona un método para detectar el desbalance de las palas de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado con base en los datos de corriente del estator, el cual incluye las siguientes etapas 1) a 6).
En la etapa 1), en una condición de equilibrio de las palas, una corriente de fase del estator ¡a y una velocidad de rotación r del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado se recopilan durante un período de tiempo en donde funciona el sistema generador de energía eólica doblemente alimentado alrededor de una velocidad de rotación constante. En caso de desbalance de las palas, la corriente del estator puede verse afectada. La descripción se hace tomando como ejemplo un desbalance de masa. Se asume que un bloque de masa m está dispuesto en una posición de una pala alejado del repartidor de la rueda por una distancia R, en este caso se puede determinar un torque aerodinámico de acuerdo con la siguiente ecuación:
donde Tm indica un torque de salida del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado, Wm indica una velocidad de rotación de un impulsor, po indica una fase inicial. La etapa 1) incluye además las siguientes etapas 1.1) a 1.4).
En la etapa 1.1), con base en la ecuación (4) y en combinación con una ecuación de movimiento del rotor, se puede obtener un torque electromagnético de acuerdo con la siguiente ecuación:
donde Te indica el torque electromagnético del sistema generador de energía eólica, VTe indica una amplitud de un torque de desbalance, peo indica una fase inicial. Puede verse que hay un componente de oscilación en un torque electromagnético.
En la etapa 1.2), en el caso de que se determine la dirección de un voltaje en la red eléctrica, se usa una convención de generador en el lado del estator, y una convención del motor en el lado del rotor, se realiza una transformación de coordenadas para obtener una expresión del torque electromagnético en un sistema de coordenadas dq. Por lo tanto, se obtiene la corriente del estator ¡sd a lo largo de un eje d de acuerdo con la siguiente ecuación:
donde ¡sd indica una corriente a lo largo del eje d, V¡sd indica una amplitud del componente oscilante, psd indica una fase inicial.
En la etapa 1.3), con base en la etapa 1.2), una ecuación de voltaje del estator y un enlace de flujo en el sistema de coordenadas dq pueden representarse mediante las siguientes ecuaciones (7) y (8), respectivamente. Una corriente de estator a lo largo de un eje q puede determinarse de acuerdo con la ecuación (6).
^ “ V f V 6,?Sen( ^ / 1 Vsq) ( 9 )
En la etapa 1.4), se realiza una transformación de coordenadas sobre la corriente del estator en el sistema de coordenadas dq, para obtener la corriente de fase del estator ¡a en el sistema de coordenadas abc.
Puede verse a partir de la ecuación (10) que, una componente armónica f ± fm puede generarse en la corriente del estator en el caso de desbalance de las palas.
La transformada de Hilbert se realiza sobre los datos recopilados, y la transformada FFT se realiza sobre una señal envolvente de amplitud.
Se realiza la transformada de Hilbert sobre la corriente de fase del estator Ía, para obtener una señal Íb, para obtener una señal de análisis Z(t), y se determina una señal envolvente de amplitud A(t) con base en la señal de análisis.
donde ÍB(t) indica una salida obtenida al realizar la transformada de Hilbert en ÍA(t).
donde Z(t) indica una función de análisis.
donde A(t) indica una señal envolvente de amplitud de la corriente de fase del estator ía.
En la etapa 2), se realiza una transformada FFT sobre la señal envolvente de amplitud obtenida en la etapa 1, y se calcula una frecuencia de rotación base f(1) del impulsor con base en la velocidad de rotación r del sistema generador de energía eólica de acuerdo con la siguiente ecuación:
En la etapa 3), la transformada FFT se realiza en la señal envolvente de amplitud A(t) para obtener una señal de espectro de frecuencia, y se determina una amplitud en la velocidad de rotación base del impulsor. Se realiza una operación de ajuste con el método de mínimos cuadrados para obtener una curva que muestre una relación entre la amplitud a la frecuencia de rotación base y la corriente de fase del estator en el caso de balance de palas de acuerdo con la siguiente ecuación:
<p(x)=a0p0(x )+ a l<pl ( x ) - a n<pn(x) (2)
donde px) indica una función a determinar, {p (x ),p (x),-p „(x)} indica una clase de función, y ao,ai,-an indica coeficientes a determinar.
donde P indica un valor mínimo de una suma cuadrática de una diferencia entre un dato determinado y un dato real.
En la etapa 4), la corriente de fase del estator y la velocidad de rotación se recopilan en el caso de que funcione el sistema de generador de energía eólica doblemente alimentado, y se determina una característica de amplitud Q(1) en la frecuencia de rotación base del sistema generador de energía eólica de acuerdo con las etapas 1) y 2).
En la etapa 5), se determina una amplitud de referencia Q_base(1) bajo la condición de operación con base en los datos de corriente del estator recopilados en la etapa 4) junto con la curva obtenida en la etapa 3).
En la etapa 6), la Q(1) se compara con la Q_base(1), y se determina que existe un desbalance de pala si Q(1) > Q_base(1)+compensación.
Los parámetros que intervienen en la realización pueden obtenerse a partir de sensores dispuestos en el sistema generador de energía eólica, y no es necesario disponer otro dispositivo, de tal manera que el coste de detección es bajo.
La amplitud de la falla es pequeña, y varía dependiendo de la condición de operación. En esta solicitud, se obtiene una amplitud de referencia mediante una operación de ajuste, y se realiza una determinación comparando una amplitud real con la amplitud de referencia, eliminando así la interferencia del ruido. Además, se realiza una compensación de errores, lo que mejora la tasa de detección.
Se toma como ejemplo un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado de 1.5 MW con tres palas. En el caso de que el sistema generador de energía eólica doblemente alimentado opere a una velocidad de rotación constante, es decir, una velocidad de rotación de alrededor de 1750 rpm, el rango de operación es el que se muestra en la Figura 3. Se recopilan la velocidad de rotación y la corriente de fase del estator del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado alrededor de la velocidad de rotación constante, y se realiza el análisis de la señal en la velocidad de rotación recopilada y la corriente de fase del estator, las formas de onda de la corriente de fase del estator y la velocidad de rotación en un dominio de tiempo se muestran en la Figura 4. La Figura 5 es un gráfico de curva que muestra la corriente de fase del estator en un dominio de frecuencia, respectivamente, en el caso de equilibrio de palas y en el caso de desbalance de palas. Aparentemente se puede ver en la Figura 5 que hay una diferencia en la frecuencia f = 50+0.275 Hz entre las amplitudes en los dos casos, y una amplitud en el caso de desbalance de pala es mayor que una amplitud en el caso de equilibrio de pala. Con el fin de eliminar aún más el ruido y recopilar el parámetro de característica con precisión, se realiza la transformada de Hilbert para obtener una señal envolvente de amplitud, y se realiza la transformada FFT en la señal envolvente de amplitud, el espectro es como se muestra en la Figura 6. La Figura 7 es un gráfico de curvas que muestra las relaciones entre la amplitud característica y la corriente de fase del estator A respectivamente en el caso de equilibrio de palas y en el caso de desbalance de palas, una línea continua indica una curva en el caso de equilibrio de palas y una línea punteada indica una curva en el caso del desbalance de las palas, y puede verse aparentemente que la amplitud característica aumenta significativamente con un aumento de la energía de salida en un lado del estator.
Cabe señalar que, el caso de que el sistema generador de energía eólica funcione a una velocidad de rotación constante mencionada en el presente documento indica que el sistema generador de energía eólica opera a una velocidad de rotación que oscila entre 1700 rpm y 1800 rpm, y no se realiza paso. En este caso, la energía de salida del sistema generador de energía eólica está cerca de una energía nominal. Si se realiza el paso en el caso de que el sistema generador de energía eólica funcione a una velocidad de rotación constante, puede ser difícil recopilar la información de falla.
Los tres casos siguientes se describen a modo de ejemplo. En un primer caso, hay balance de palas. En un segundo caso, el ángulo de paso de la hélice de una pala tiene una desviación de dos grados. En un tercer caso, el ángulo de paso de la hélice de una pala tiene una desviación de cuatro grados. En los tres casos anteriores, durante un período de tiempo en donde el sistema generador de energía eólica funciona a una velocidad de rotación constante, la corriente de fase del estator y la velocidad de rotación del sistema generador de energía eólica se recopilan para su análisis. En el caso de que el sistema generador de energía eólica funcione a una velocidad de rotación constante, se deben recopilar múltiples conjuntos de datos, cada uno de los cuales incluye la corriente de fase del estator y la velocidad de rotación.
Se recopilan ocho conjuntos de datos para cada uno de los tres casos anteriores, por lo que se obtienen veinticuatro conjuntos de datos. Los veinticuatro conjuntos de datos se analizan con el método de la presente solicitud, y Q(1) se compara con Q_base(1)+compensación. La Figura 8 es un gráfico estadístico que muestra los resultados determinados respectivamente en los tres casos anteriores, la coordenada horizontal indica el número de conjuntos de datos y la coordenada longitudinal indica una diferencia entre Q(1) y Q_base (1)+compensación.
La parte inferior de la Figura 8 muestra los datos obtenidos en el caso de equilibrio de pala, la parte media de la Figura 8 muestra los datos obtenidos en el caso de que el ángulo de paso de la hélice de una pala tenga una desviación de dos grados, y la parte superior muestra los datos obtenidos en el caso de que el ángulo de paso de hélice de una pala tenga una desviación de cuatro grados. Se puede ver en la Figura 8, que la amplitud es menor o cercana a cero en el caso de equilibrio de pala, la amplitud es mayor que cero en el caso de desbalance de pala, y un grado de desbalance grande corresponde a una amplitud grande. Por lo tanto, se puede determinar si existe un desbalance de pala con base en una amplitud para un objeto de detección a lo largo de la coordenada longitudinal. Teniendo en cuenta que diferentes palas tienen diferentes estructuras y diseños aerodinámicos, la compensación de una pala debe determinarse con base en el análisis teórico y los datos medidos en combinación con la influencia del residual en el método de mínimos cuadrados.
Se puede determinar a partir de una gran cantidad de datos experimentales que, la diferencia entre Q(1) y Q_base(1)+compensación es menor que cero en el caso del equilibrio de la pala, la diferencia es mayor que cero en el caso de desbalance de la pala. Por lo tanto, en la presente solicitud, se puede determinar si existe desbalance de
palas con base en la diferencia entre Q(1) y Q_base(1)+compensación, es decir, en caso de que la diferencia sea mayor que cero, se puede determinar que hay un desbalance en la pala. El método de determinación de la presente solicitud se obtiene con base en una gran cantidad de datos experimentales y no se limita a este ejemplo.
En la presente solicitud, se determina si existe un desbalance de pala con base en la velocidad de rotación y la corriente de fase del estator del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado, los datos requeridos pueden recopilarse mediante un dispositivo de recopilación de datos del sistema generador de energía eólica. El sistema generador de energía eólica doblemente alimentado puede operar en un modo de detección por un corto período de tiempo, se puede obtener rápidamente un paquete de datos efectivo, lo cual es simple y efectivo, y tiene un bajo coste de detección, por lo que el método en la presente solicitud es eficaz y confiable en la detección de un desbalance entre las palas.
Finalmente, se debe tener en cuenta que las realizaciones anteriores solo se utilizan para ilustrar la solución técnica de la presente solicitud en lugar de un límite, los expertos en la técnica deben entender que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones para estas realizaciones sin apartarse del alcance de la presente solicitud definida por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (6)
1. Un método para detectar el desbalance de las palas de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado con base en datos de corriente del estator, comprendiendo las etapas de:
1) recopilar, en una condición de equilibrio de las palas, una pluralidad de conjuntos de datos durante un período de tiempo en donde el sistema generador de energía eólica doblemente alimentado funciona a una velocidad de rotación constante, cada uno de los conjuntos de pluralidad de datos comprende una corriente de fase del estator ¡a y una velocidad de rotación r, y realizar una transformada de Hilbert en la corriente de fase del estator ¡a , para obtener una señal envolvente de amplitud, en donde no se realiza ninguna operación de paso al recopilar los datos;
2) realizar una transformada FFT sobre la señal envolvente de amplitud obtenida en la etapa 1, y calcular una frecuencia de rotación base f¡1) de un impulsor con base en la velocidad de rotación r del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado;
3) determinar una amplitud en la frecuencia de rotación base del impulsor con base en los resultados obtenidos en las etapas 1) y 2), y realizar una operación de ajuste con un método de mínimos cuadrados para obtener una curva que muestre una relación entre la amplitud en la frecuencia de rotación base y la corriente de fase del estator en el caso de balance de palas;
4) recopilar la corriente de fase del estator ¡a y la velocidad de rotación r durante el período de tiempo en donde el sistema generador de energía eólica doblemente alimentado opera a la velocidad de rotación constante, y calcular una amplitud Q(1) a la frecuencia de rotación base de acuerdo con las etapas 1) y 2);
5) calcular Q_base(1) con base en la corriente de fase del estator recopilada en la etapa 4) junto con la curva obtenida en la etapa 3), en donde Q_base(1) indica una amplitud de referencia en la frecuencia de rotación base; y
6) comparar Q(1) con Q_base(1)+compensac¡ón, y determinar que existe desbalance de pala en el caso de que Q(1) > Q base(1)+compensación, en donde se calcula un grado de desbalance con base en una diferencia entre Q(1) y Q_base(1)+compensación, y en donde la compensación indica una compensación residual y se determina con base en el análisis teórico y la pluralidad de conjuntos de datos recopilados en combinación con una influencia de residual en el método de mínimos cuadrados.
2. El método para detectar el desbalance de las palas de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado con base en datos de corriente del estator de acuerdo con la reivindicación 1, en donde
en la etapa 1), durante el período de tiempo en donde el sistema generador de energía eólica doblemente alimentado opera a la constante velocidad de rotación, un valor cuadrático medio de la velocidad de rotación está dentro de un rango establecido.
3. El método para detectar el desbalance de las palas de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado con base en datos de corriente del estator de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde
en la etapa 2), la frecuencia de rotación base f(1) del impulsor se calcula con base en la velocidad de rotación r del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado de acuerdo con la siguiente ecuación:
donde r indica la velocidad de rotación del sistema generador de energía eólica doblemente alimentado, b indica una relación de transmisión.
4. El método para detectar el desbalance de las palas de un sistema generador de energía eólica doblemente alimentado con base en los datos de corriente del estator de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde en la etapa 3), la operación de ajuste se realiza con el método de mínimos cuadrados de acuerdo con la siguiente ecuación:
donde (p(x) indica una función a determinar, {p (x ),p (x ),-p (x )} indica una clase de función, y ao,avan indica coeficientes a determinar, y
donde P indica un valor mínimo de una suma cuadrática de una diferencia entre los datos determinados y los datos reales.
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