本技術(shù)涉及風(fēng)力發(fā)電，特別涉及一種大型風(fēng)電機(jī)組的塔架前后振動加阻方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)技術(shù)中，對大型風(fēng)點(diǎn)機(jī)組的塔架前后振動加阻方法通常在塔架上安裝加速度傳感器、應(yīng)變傳感器等監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)獲取塔架的振動狀態(tài)，并將這些監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給控制器，控制器根據(jù)一定的控制算法計(jì)算出需要施加的控制力，然后通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如電機(jī)驅(qū)動的變槳系統(tǒng)或附加的作動器等)對塔架施加反向作用力，以抑制振動。

2、然而，相關(guān)技術(shù)中，一方面，惡劣的環(huán)境會影響傳感器的可靠性與耐久性，易出現(xiàn)性能下降、損壞故障等問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，增加運(yùn)維成本與停機(jī)時(shí)間，且數(shù)據(jù)傳輸易受干擾、處理難度大；另一方面，實(shí)際工況復(fù)雜多變，對應(yīng)的系統(tǒng)復(fù)雜性高，算法適應(yīng)性不足，且成本增加，故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多，亟待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種大型風(fēng)電機(jī)組的塔架前后振動加阻方法及裝置方法及裝置，以解決相關(guān)技術(shù)中，由于環(huán)境惡劣導(dǎo)致傳感器性能下降，從而使得傳輸數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，且系統(tǒng)復(fù)雜性高但算法適應(yīng)性不足，以致不易實(shí)施、成本高等問題。

2、本技術(shù)第一方面實(shí)施例提供一種大型風(fēng)電機(jī)組的塔架前后振動加阻方法，包括以下步驟：基于預(yù)先建立的考慮塔架前后振動的風(fēng)電機(jī)組建立非線性模型，獲取塔架前后振動二階動態(tài)方程的等效加阻分析結(jié)果；根據(jù)所述等效加阻分析結(jié)果獲取不同轉(zhuǎn)速下的塔架振動峰值頻率；根據(jù)所述塔架振動峰值頻率生成用于塔架加阻的附加變槳速率，以利用所述附加變槳速率進(jìn)行振動加阻。

3、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例可以基于建立的非線性模型和等效加阻分析結(jié)果獲取塔架振動峰值頻率，進(jìn)而生成附加變槳速率進(jìn)行振動加阻，有效抑制塔架前后振動，增強(qiáng)塔架穩(wěn)定性，減少因振動導(dǎo)致的疲勞載荷，從而降低風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維成本并延長其使用壽命。

4、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述利用所述附加變槳速率進(jìn)行振動加阻，包括：將所述附加變槳速率與用于控制轉(zhuǎn)速的基準(zhǔn)變槳速率相加，以生成總變槳速率指令值。

5、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例可以通過將附加變槳速率與用于控制轉(zhuǎn)速的基準(zhǔn)變槳速率相加來生成總變槳速率指令值，有效地整合不同變槳速率的。一方面，附加變槳速率的加入為系統(tǒng)帶來了額外的調(diào)節(jié)因素，可更加精準(zhǔn)地適應(yīng)不同的工況需求，另一方面，相加的方式相對簡單直接，易于在現(xiàn)有的變槳速率控制體系中實(shí)施，能夠在不徹底改變原有基準(zhǔn)變槳速率控制邏輯的基礎(chǔ)上，快速實(shí)現(xiàn)對振動加阻功能的添加，從而提高整個(gè)系統(tǒng)在應(yīng)對振動時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。

6、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)所述塔架振動峰值頻率生成用于塔架加阻的附加變槳速率，包括：將所述塔架振動峰值頻率的至少一個(gè)中心頻率和至少一個(gè)剪切頻率分別輸入預(yù)設(shè)比例諧振控制器，以輸出所述附加變槳速率。

7、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例可以將塔架振動峰值頻率的中心頻率和剪切頻率作為輸入，準(zhǔn)確地針對塔架振動的關(guān)鍵特性進(jìn)行響應(yīng)，使用比例諧振控制器輸出附加變槳速率，借助控制器的預(yù)設(shè)比例和諧振功能，可以對輸入的頻率進(jìn)行精確的處理和轉(zhuǎn)換，從而生成更為合適、有效的附加變槳速率，有助于提高對塔架加阻的效果，增強(qiáng)塔架在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，減少因振動可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)和損耗。

8、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述風(fēng)電機(jī)組建立非線性模型的表達(dá)式為：

9、

10、其中，ωr為風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，ta為氣動轉(zhuǎn)矩，te為發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，xt為塔頂位移，β為統(tǒng)一槳距角，v0為風(fēng)輪有效風(fēng)速，g為齒輪箱的變比，j為等效轉(zhuǎn)動慣量，mt為塔架的等效模態(tài)質(zhì)量，ct為塔架的結(jié)構(gòu)阻尼，kt為塔架的彎曲剛度，fa為氣動推力，即風(fēng)輪作用于塔架頂端的軸向力，f1為等效到塔架頂端的波浪載荷作用力，f2為等效到塔頂?shù)膩碜燥L(fēng)直接作用于塔架的氣動力，tac為變槳距執(zhí)行器的時(shí)間常數(shù)，β*為變槳距控制器的輸出指令值。

11、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例可以精準(zhǔn)呈現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的際運(yùn)行的復(fù)雜動態(tài)特性，涵蓋關(guān)鍵自由度及相互耦合關(guān)系，精確模擬氣動推力和轉(zhuǎn)矩等非線性因素，利于優(yōu)化功率跟蹤、提升發(fā)電效率。

12、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述附加變槳速率的計(jì)算公式為：

13、

14、其中，為第i個(gè)比例諧振控制器的輸出附加變槳速率，ωci為輸入第i個(gè)比例諧振控制器的剪切頻率，ωi為輸入第i個(gè)比例諧振控制器的中心頻率，xt為塔頂位移，kpi為比例控制增益，kri為諧振控制增益。

15、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例的附加變槳速率計(jì)算公式基于塔架前后振動系統(tǒng)特性及相關(guān)分析得出，與塔架前后振動加速度成比例關(guān)系，使得通過監(jiān)測振動加速度就能方便地計(jì)算出附加變槳速率，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的振動控制提供了直接有效的手段。

16、本技術(shù)第二方面實(shí)施例提供一種大型風(fēng)電機(jī)組的塔架前后振動加阻裝置，包括：第一獲取模塊，用于基于預(yù)先建立的考慮塔架前后振動的風(fēng)電機(jī)組建立非線性模型，獲取塔架前后振動二階動態(tài)方程的等效加阻分析結(jié)果；第二獲取模塊，用于根據(jù)所述等效加阻分析結(jié)果獲取不同轉(zhuǎn)速下的塔架振動峰值頻率；振動加阻模塊，用于根據(jù)所述塔架振動峰值頻率生成用于塔架加阻的附加變槳速率，以利用所述附加變槳速率進(jìn)行振動加阻。

17、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例可以基于建立的非線性模型和等效加阻分析結(jié)果獲取塔架振動峰值頻率，進(jìn)而生成附加變槳速率進(jìn)行振動加阻，有效抑制塔架前后振動，增強(qiáng)塔架穩(wěn)定性，減少因振動導(dǎo)致的疲勞載荷，從而降低風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維成本并延長其使用壽命。

18、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述振動加阻模塊，包括：生成單元，用于將所述附加變槳速率與用于控制轉(zhuǎn)速的基準(zhǔn)變槳速率相加，以生成總變槳速率指令值。

19、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例可以通過將附加變槳速率與用于控制轉(zhuǎn)速的基準(zhǔn)變槳速率相加來生成總變槳速率指令值，有效地整合不同變槳速率的。一方面，附加變槳速率的加入為系統(tǒng)帶來了額外的調(diào)節(jié)因素，可更加精準(zhǔn)地適應(yīng)不同的工況需求，另一方面，相加的方式相對簡單直接，易于在現(xiàn)有的變槳速率控制體系中實(shí)施，能夠在不徹底改變原有基準(zhǔn)變槳速率控制邏輯的基礎(chǔ)上，快速實(shí)現(xiàn)對振動加阻功能的添加，從而提高整個(gè)系統(tǒng)在應(yīng)對振動時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。

20、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述振動加阻模塊，包括：輸出單元，用于將所述塔架振動峰值頻率的至少一個(gè)中心頻率和至少一個(gè)剪切頻率分別輸入預(yù)設(shè)比例諧振控制器，以輸出所述附加變槳速率。

21、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例可以將塔架振動峰值頻率的中心頻率和剪切頻率作為輸入，準(zhǔn)確地針對塔架振動的關(guān)鍵特性進(jìn)行響應(yīng)，使用比例諧振控制器輸出附加變槳速率，借助控制器的預(yù)設(shè)比例和諧振功能，可以對輸入的頻率進(jìn)行精確的處理和轉(zhuǎn)換，從而生成更為合適、有效的附加變槳速率，有助于提高對塔架加阻的效果，增強(qiáng)塔架在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，減少因振動可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)和損耗。

22、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述風(fēng)電機(jī)組建立非線性模型的表達(dá)式為：

23、

24、其中，ωr為風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，ta為氣動轉(zhuǎn)矩，te為發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，xt為塔頂位移，β為統(tǒng)一槳距角，v0為風(fēng)輪有效風(fēng)速，g為齒輪箱的變比，j為等效轉(zhuǎn)動慣量，mt為塔架的等效模態(tài)質(zhì)量，ct為塔架的結(jié)構(gòu)阻尼，kt為塔架的彎曲剛度，fa為氣動推力，即風(fēng)輪作用于塔架頂端的軸向力，f1為等效到塔架頂端的波浪載荷作用力，f2為等效到塔頂?shù)膩碜燥L(fēng)直接作用于塔架的氣動力，tac為變槳距執(zhí)行器的時(shí)間常數(shù)，β*為變槳距控制器的輸出指令值。

25、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例可以精準(zhǔn)呈現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的際運(yùn)行的復(fù)雜動態(tài)特性，涵蓋關(guān)鍵自由度及相互耦合關(guān)系，精確模擬氣動推力和轉(zhuǎn)矩等非線性因素，利于優(yōu)化功率跟蹤、提升發(fā)電效率。

26、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述附加變槳速率的計(jì)算公式為：

27、

28、其中，為第i個(gè)比例諧振控制器的輸出附加變槳速率，ωci為輸入第i個(gè)比例諧振控制器的剪切頻率，ωi為輸入第i個(gè)比例諧振控制器的中心頻率，xt為塔頂位移，kpi為比例控制增益，kri為諧振控制增益。

29、通過上述技術(shù)方案，本技術(shù)實(shí)施例的附加變槳速率計(jì)算公式基于塔架前后振動系統(tǒng)特性及相關(guān)分析得出，與塔架前后振動加速度成比例關(guān)系，使得通過監(jiān)測振動加速度就能方便地計(jì)算出附加變槳速率，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的振動控制提供了直接有效的手段。

30、本技術(shù)第三方面實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例所述的大型風(fēng)電機(jī)組的塔架前后振動加阻方法。

31、本技術(shù)第四方面實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上的大型風(fēng)電機(jī)組的塔架前后振動加阻方法。

32、本技術(shù)第五方面實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，用于實(shí)現(xiàn)如上的大型風(fēng)電機(jī)組的塔架前后振動加阻方法。

33、本技術(shù)實(shí)施例可以通過建立非線性模型獲取塔架振動峰值頻率生成附加變槳速率，能抑制塔架振動、增強(qiáng)穩(wěn)定性、減少疲勞載荷、降低運(yùn)維成本并延長壽命；將附加變槳速率與基準(zhǔn)變槳速率相加的方式簡單且有效整合不同變槳速率，適應(yīng)工況并提高穩(wěn)定性；以塔架振動頻率相關(guān)參數(shù)輸入比例諧振控制器輸出附加變槳速率，可提高加阻效果；能精準(zhǔn)呈現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性利于優(yōu)化功率跟蹤；附加變槳速率計(jì)算公式與振動加速度的關(guān)系為精準(zhǔn)振動控制提供了有效手段。

34、本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實(shí)踐了解到。