用于控制风力涡轮机的发电机的方法技术

本发明专利技术涉及用于控制风力涡轮机的发电机的方法，包括以下步骤：在所述发电机旋转时、特别地在已知条件下，改变所述发电机的谐波电流的幅度和/或相位角；在改变所述幅度和/或相位角之后以及/或者在改变所述幅度和/或相位角期间，测量指示发电机振动的信号；重复所述改变和所述测量直至满足预定要求；通过使用所述测量的指示发电机振动的信号来对所述发电机的操作点进行评估以减小所述发电机的脉动转矩；控制所述发电机的电流特别是所述谐波电流以满足所述操作点。以满足所述操作点。以满足所述操作点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制风力涡轮机的发电机的方法
[0001]本专利技术涉及用于控制风力涡轮机的发电机(electric generator)的方法以及用于操作这样的风力涡轮机的方法和这样的风力涡轮机。
[0002]转矩脉动是在许多电力机器(electric machine)中看到的效应，指的是随着所述机器的轴旋转输出转矩的周期性增加和减少。
[0003]风力涡轮机的发电机也显示出了这种效应。
[0004]转矩脉动(也称为脉动转矩)由与定子和/或转子的磁路相互作用的定子电流引起。
[0005]通常，通过仔细选择绕组布局、磁拓扑和磁几何结构来减小这种效应。
[0006]鉴于上述内容，寻求用于控制风力涡轮机的发电机的增强方法、特别是与所述绕组布局、磁拓扑和磁几何结构无关的方法。
[0007]德国专利商标局关于本申请的优先权申请检索了以下现有技术：EP 3 297 156 A1、EP 3 454 469 A1、EP 2 552 013 A1、EP 3 614 556 A1、EP 2 043 255 A2、EP 2 869 458 A1、EP 3 010 143 A1、EP 3 076 542 A1、EP 3 480 931 A1、EP 3 565 106 A1以及WO 2018/153591 A1。
[0008]根据本专利技术的第一方面，通过一种用于控制风力涡轮机的发电机的方法来实现所述目的，所述方法包括以下步骤：在所述发电机旋转时、特别地在已知条件下，改变所述发电机的谐波电流的幅度和/或相位角；在改变所述幅度和/或相位角之后以及/或者在改变所述幅度和/或相位角期间，测量指示发电机振动的信号；重复所述改变和所述测量直至满足预定要求；通过使用所述测量的指示发电机振动的信号来对所述发电机的操作点进行评估以减小所述发电机的脉动转矩；以及控制所述发电机的电流特别是所述谐波电流以满足所述操作点。
[0009]因此，提出了用于优化风力涡轮机的发电机的操作点的方法、特别是使所述发电机的脉动转矩得以减小的方法。
[0010]此外，所提出的方法可以附加地使用和/或在风力涡轮机的正常操作模式期间使用。所提出的方法还可用于初始化风力涡轮机和/或风力涡轮机控制单元的设置。
[0011]例如，所述风力涡轮机在已知条件(例如已知旋转速度和/或已知转矩)下以正常操作模式操作。那么，除了所述正常操作模式之外，可以执行所提出的方法。在另一示例中，所提出的方法可以用于在所述风力涡轮机已经架设之后，确定所述风力涡轮机的操作参数。
[0012]在所提出的方法的第一步骤中，特别地，在所述发电机旋转时、特别地在已知条件下，例如在所述发电机的已知旋转速度下，改变所述发电机谐波电流的幅度和/或相位角。
[0013]特别地，所述谐波电流的幅度在基波电流的0％到5％之间变化。优选地，所述幅度与所述发电机的正常转矩或额定转矩相关，或者所述幅度与特定操作点处的已知转矩相关。在优选实施方式中，所述发电机的速度和/或转矩也是已知的。
[0014]特别地，所述谐波电流的相位角在0度到360度之间变化，其中，该相位角是谐波电流相对于基波电流的过零点之间的角度以谐波电流的角度的度数表示。
[0015]特别地，所述已知条件还可以是由速度、基波电流、电压、基波电流与电压之间的角度定义的电气工作点。在风力涡轮机中，该工作点可以是不断变化的(无功率、低功率、中功率、高功率、满功率)。在另一实施方式中，所述已知条件还可以包括关于以下各项的至少一项信息：发电机转矩、转子速度、发电机电流、气隙变化、发电机转子和发电机定子的温度分布。
[0016]在第二步骤中，在改变所述谐波电流的幅度或相位角之后，测量指示发电机振动的信号。
[0017]所述振动可以通过声音、噪声、机械加速度或机械振动来测量、特别地通过所述发电机、轮毂、机舱、主轴承和/或转子叶片以及/或者所述风力涡轮机的任何其他结构部件的声音、噪声、机械加速度或机械振动来测量。
[0018]优选地，所述发电机振动是在5Hz到500Hz之间、更优选地在15Hz到360Hz之间的机械振动，特别是由所述发电机的脉动转矩引起的机械振动。
[0019]在优选实施方式中，通过安装在所述风力涡轮机的轮毂上的加速度计来测量指示发电机振动的加速度信号。
[0020]该测量信号也可以被作为数据存储在例如数据库或查找表中。例如，基于时间来测量信号，例如，随时间推移例如每0.1秒测量一次振动。在另一实施方式中，基于所测量的位置例如转子每旋转90度来测量信号。
[0021]在第三步骤中，重复所述改变和所述测量直至满足预定要求，特别地以不同的幅度和/或相位角来重复所述改变和所述测量。
[0022]例如，预定要求是固定值，例如五。然后，以不同的幅度和/或相位来重复所述改变和所述测量直至获得五个指示发电机振动的信号。因此，所提出的方法可以在不同的操作点下对所述发电机的不同值进行核对。如果满足预定要求，则将通过所述改变和所述测量收集的所收集的数据用于下一步骤。
[0023]在第四步骤中，通过使用所述测量的指示发电机振动的信号来对所述发电机的操作点进行评估以减小所述发电机的脉动转矩。
[0024]例如，通过五个不同的相位角来获得五个不同的指示发电机振动的信号。然后，通过与操作曲线进行比较，将具有最小发电机振动的相位角选择为针对谐波电流的新操作点。
[0025]因此，所述新操作点具有比之前的操作点小的转矩脉动，并且因此使所述发电机的脉动转矩减小。
[0026]因此，所提出的方法利用在操作期间可能发生移位的移位变量而不是通常用于对抗电流谐波的固定值来起作用。
[0027]在第五步骤中，控制所述发电机的电流以满足所述新操作点。
[0028]例如，要控制的电流是所述发电机的定子电流，该电流经由连接至所述定子的有源整流器来控制。然后，通过所提出的方法来控制所述定子电流。
[0029]此外，还可以经由阻尼信号来控制所述电流，阻尼信号是例如发电机频率的谐波或所述发电机频率的非整数谐波。在这种情况下，所提出的方法提供电流，该电流可以被添加至控制所述发电机的另一电流。因此，经由阻尼信号来控制所述电流以满足所述新操作点。
[0030]因此，提供与发电机的绕组布局无关的方法，并且因此所提出的方法可以用于任何风力涡轮机的任何发电机。
[0031]因此，所提出的方法也可以用于已安装的风力涡轮机以在不改变所述已安装的风力涡轮机的绕组布局和/或任何其他硬件的情况下，降低这些风力涡轮机的噪声。
[0032]此外，所提出的方法是对参数进行优化的方法，其也可以用于在所述风力涡轮机的操作期间对风力涡轮机控制单元的参数进行优化。例如，可以连续执行所提出的方法或每周执行一次所提出的方法或者在所述风力涡轮机提供太多噪声或振动的任何时候执行所提出的方法。
[0033]在优选实施方式中，经由连接至所述发电机的转换器、特别地经由连接至所述发电机的有源整流器来改变所述幅度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制风力涡轮机的发电机的方法，包括以下步骤：
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在所述发电机旋转时、特别地在已知条件下，改变所述发电机的谐波电流的幅度和/或相位角，
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在改变所述幅度和/或相位角之后以及/或者在改变所述幅度和/或相位角期间，测量指示发电机振动的信号，
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重复所述改变和所述测量直至满足预定要求，
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通过使用测量的指示发电机振动的信号来对所述发电机的操作点进行评估以减小所述发电机的脉动转矩，
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控制所述发电机的电流特别是所述谐波电流以满足所述操作点。2.根据权利要求1所述的用于控制发电机的方法，其中，
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经由连接至所述发电机的转换器、特别地经由连接至所述发电机的有源整流器来改变所述幅度或相位角。3.根据权利要求1或2所述的用于控制发电机的方法，其中，
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通过反脉动转矩模块来计算所述幅度或相位角。4.根据前述权利要求中的一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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通过注入电流特别是电流谐波，例如相对于基波的6次或12次谐波，来执行所述改变。5.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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通过传感器、特别地被放置所述风力涡轮机的轮毂或其他结构部件上的传感器来测量指示发电机振动的信号。6.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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所述预定要求是对迭代循环进行计数的预定义数目。7.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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连续地执行所述重复直至满足所述预定要求。8.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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将所述重复作为偏移变化来执行，或者通过改变对所述相位角或所述幅度的偏移来执行所述重复。9.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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对所述操作点进行评估以减少所述发电机的6次谐波或所述6次谐波的倍数的振动。10.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，所述风力涡轮机还包括风力涡轮机控制单元，并且所述方法还包括以下步骤：
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基于所述操作点在所述风力涡轮机控制单元中实施新参数。11.根据权利要求10所述的用于控制发电机的方法，其中，
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所述新参数包括至少一个转矩设定点。12.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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通过自适应或自学习控制器并且/或者通过偏移变化的方法来生成所述操作点。13.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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基于查找表或通过反馈环路控制来执行所述评估。14.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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所述评估包括数值方法和/或目标函数和/或单纯形和/或直接搜索方法和/或Nelder
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Mead方法和/或数据分箱，
并且/或者
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所述操作点通过数值方法和/或目标函数和/或单纯形和/或直接搜索方法和/或Nelder
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Mead方法和/或数据分箱来生成。15.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制发电机的方法，其中，
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所述评估包括使用数值方法和/或目标函数和/或单纯形和/或直接搜索方法和/或Nelder
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Mead方法和/或数据分箱的连续过程，并且/或者
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃沃特，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：