CN110446853A - 用于管理风力涡轮机塔架的扭转振荡的***和方法 - Google Patents
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Abstract
一种风力涡轮机,其包括塔架、机舱、包括多个叶片的转子、可操作地联接到转子的发电机、以及控制***。该控制***包括:感测***,其可用于输出指示机舱的扭转振荡频率的信号;扭转减振模块,其被构造为监测扭转振荡信号并确定用于抑制塔架的扭转振荡的一个或多个叶片桨距命令信号;以及滤波器模块,其被构造为接收一个或多个叶片桨距命令信号作为输入并输出相应的一个或多个经修改的叶片桨距命令信号,其中滤波器模块被构造为过滤一个或多个叶片桨距命令输入信号以排除大于扭转振荡频率的频率分量。本发明的几个方面还涉及一种方法、一种用于实现该方法的计算机程序软件产品和控制器。
Description
技术领域
本发明涉及用于减少风力涡轮机的机舱的振荡运动的技术、策略或方法,以及用于实现该方法的***。
背景技术
由于增加来自可再生资源的能源生产的经济和政治动力,风力涡轮机被设计得越来越大。此外,由于风速在更高海拔处通常更大,因此有时希望增加风力涡轮机的轮毂高度以努力获得更高的平均风速和更稳定的风况。
设计轮毂高度增加的风力涡轮机包含重大挑战。由于工程实际性和成本,将典型的钢管式风力涡轮机塔架放大到超过100m的高度通常是不可行的。因此,趋向使用重量更轻的塔架,例如,基于格架构(latticework)或空间框架结构原理的,或更轻的管状钢结构。为了提供这些类型塔架的必要稳定性,通常使用缆绳来稳定或牵拉它们。因此,这种结构通常被称为“牵拉”塔架或“缆绳斜拉”塔架,并且满足增加轮毂高度同时降低成本的需求。
然而,这些相对轻质的塔架具有与更常见的钢管塔架明显不同的结构特性,这可能带来实践挑战。具体地,与更常见的钢管塔架相比,缆绳斜拉塔架的扭转刚度相对较低,并且这会导致塔架由于转子在运行期间的移动而在其扭转本征频率处或附近被激励。应避免过度的扭转激励,因为它会造成过度的结构应力、偏航误差和其它问题。
US2016/0356266-A1中讨论了解决该问题的一种方法,其中桨距控制***进行叶片变桨活动来抵消机舱的角度振荡。正是在这种背景下设计了本发明。
发明内容
在第一方面中,本发明提供了一种风力涡轮机,其包括塔架、机舱、包括多个叶片的转子、可操作地联接到转子的发电机、以及控制***。该控制***包括:
感测***,其可用于输出指示机舱的扭转振荡频率的信号;
扭转减振模块,其被构造为监测扭转振荡信号并确定用于抑制塔架的扭转振荡的一个或多个叶片桨距命令信号,以及
滤波器模块,其被构造为接收一个或多个叶片桨距命令信号作为输入并输出相应的一个或多个经修改的叶片桨距命令信号,其中滤波器模块被构造为过滤一个或多个叶片桨距命令输入信号以排除大于扭转振荡频率的频率分量,其中滤波器将截止频率限定为等于风力涡轮机的4P频率。
本发明还包括一种控制风力涡轮机的方法,该风力涡轮机包括塔架、包括多个叶片的转子、可操作地联接到转子的发电机。该方法包括:
监测指示机舱的偏航运动的扭转振荡频率,
确定用于抑制塔架的扭转振荡的一个或多个叶片桨距命令信号,以及
过滤一个或多个叶片桨距命令信号,以生成一个或多个经修改的叶片桨距命令信号,其中,在过滤一个或多个叶片桨距命令时,过滤这些信号以排除大于扭转振荡频率的频率分量,其中滤波器将截止频率限定为等于风力涡轮机的4P频率。
本发明还可以表现为可从通信网络下载和/或存储在机器可读介质上的计算机程序产品,其包括用于实施上述方法的程序代码指令;并且还可以表现为用于风力涡轮机***的控制器,该风力涡轮机***包括安装在塔架上的机舱以及具有多个叶片的转子,其中控制器包括处理器、存储器模块和输入/输出***,并且其中存储器模块包括一组程序代码指令,当由处理器运行时,该组程序代码指令实施上述方法。
有利地,本发明用于抑制风力涡轮机的机舱和塔架的扭转振荡,同时减少变桨活动。
确定叶片桨距命令信号的步骤可包括,将扭矩参考信号与基于转子的方位角的调制信号相乘。可以根据扭转振荡信号确定扭矩参考信号。
在过滤叶片桨距命令信号以排除高于扭转振荡频率的频率内容时,滤波器模块可以将截止频率限定为与大于扭转振荡频率的一个所选频率相等。截止频率是4P频率。
扭转减振模块可以实现增益,使得一个或多个叶片桨距命令信号的大小与塔架的扭转振荡的大小成比例。该增益可以根据风力涡轮机的运行参数而变化。因此,这提供了对减振模块所提供的减振程度的控制。运行参数可以选自以下中的至少一个:风速、转子速度、扭转振荡频率、叶片桨距角、发电功率、命令的功率参考(commanded powerreference)。
本发明尤其适用于塔架高度超过100米的风力涡轮机,尤其是那些需要稳定缆绳、拉索的风力涡轮机;所谓的“缆绳斜拉”塔架。
在本申请的范围内,明确意指的是,在先前段落、权利要求和/或以下描述和附图中阐述的各种方面、实施方式、示例和替代方案,尤其是其各个特征,可以被视为是独立的或以任何方式组合的。也就是说,所有实施方式和/或任何实施方式的特征可以以任何方式和/或组合进行组合,除非这些特征是不兼容的。申请人保留更改任何原始提交的权利要求或相应提交任何新的权利要求的权利,包括修改任何原始提交的权利要求以根据和/或包含尽管最初并未要求保护的任何其它权利要求的任何特征的权利。
附图说明
现在将参考附图仅以示例的方式详细描述本发明,其中:
图1是风力涡轮机的前视图,其中可以包含本发明的实施方式;
图2是图1中的风力涡轮机的***视图,其示出了适合本发明实施方式的发电和控制架构的示例;
图3是风力涡轮机机舱的示意图,其中示出了风力涡轮机的主要振荡模式;
图4是本发明实施方式的控制架构的更详细的图示;以及
图5是例示说明两个信号在频域中的卷积的图。
具体实施方式
现在将描述本发明的具体实施方式,其中将详细讨论许多特征,以便提供对权利要求中限定的发明构思的透彻理解。然而,对于本领域技术人员而言明显的是,可以在没有具体细节的情况下实现本发明,并且在一些情况下,不详细描述公知的方法、技术和结构,以免不必要地模糊本发明。
为了将本发明的实施方式置于合适的上下文中,将首先参考图1。在此,根据本发明的一个实施方式的风力涡轮机10包括转子12,转子12包括轮毂14,三个风力涡轮机叶片16附接到轮毂14。转子12由机舱18可旋转地支撑,机舱18以常见方式安装在塔架20的顶部。机舱18容纳并支撑风力涡轮机10的各种发电部件,如后面将更详细描述的。如已知的那样,作用在叶片16上的风流驱动转子12,转子12又驱动容纳在机舱18中的发电设备。图2中更详细示出了发电设备。应注意,塔架20相当高且细,并且被描绘为缆绳斜拉塔架的示例。因此,为此目的,拉索或丝22附接到塔架的上部,并且沿向下方向延伸远离塔架以附接到相应的锚固件(未示出),锚固件联接到适当的支撑部;例如,它们可能嵌入地下。在此,拉索22仅部分示出,但暗示了锚固件的存在并且本领域技术人员应理解这些。
图1中示出的风力涡轮机10是岸上风力涡轮机,但是本发明同样可以应用于离岸风力涡轮机。在此,风力涡轮机是水平轴型风力涡轮机(HAWT),这是一种常见的***类型,但是本发明也适用于存在的其它***类型。
图2示出了发电***架构的示例,其给出了本发明的背景,这将变得明显。图2示意性地表现为***图,风力涡轮机“***”包括对于本讨论而言重要的特征,但是应当理解,为简洁起见,许多其它常规特征并未在此示出,例如偏航控制设备、控制网络、冷却设备、当地配电网等。然而,技术人员将理解,这些特征将存在于实际实施中,因此暗示了它们的存在。还应注意,在此讨论的具体架构用作说明本发明的技术功能的示例,因此本发明可以通过具有不同的具体架构的***实现。
回到附图中,转子12借助于输入驱动轴24驱动传动装置22。虽然传动装置22在此被以齿轮箱的形式示出,但是具有直接驱动架构而不包括齿轮箱的风力涡轮机也是已知的。传动装置22具有输出轴26,输出轴26驱动发电机28以产生电力。在公用事业规模的风力涡轮机***中,例如在超过1MW的功率输出中,三相发电是常见的,但这对于本讨论的目的而言不是必需的。
发电机28通过合适的三相电连接器(诸如线缆或总线32)连接到变频器30。变频器30具有常规的架构,并且如已知的那样,将发电机28的输出频率转换为适合经由变压器36供应给电网34的电压电平和频率。应当理解,在此描述的特定架构是两级背靠背全尺寸电力转换器(two-level back-to-back full-scale power converter,FSC)***,其包括发电机侧转换器38和电网侧转换器40,它们通过DC链路42联接。这种***的一般架构是常规的,因此将不再详细描述。此外,技术人员应理解,图2中的具体架构仅作为示例提供,并且其它架构是已知的,例如基于双馈感应发电机的***(DFIG)。
虽然定速风力涡轮机适用于具有相对低功率输出的风力涡轮机,例如低于1MW的风力涡轮机,但是在本实施方式中,风力涡轮机***2能够以可变速度运行,以便更有效地捕获来自某个风速范围内的风的能量。然而,本发明也适用于定速风力涡轮机。
如已知的那样,变速风力涡轮机通常以两种主要控制策略运行:低于额定功率和高于额定功率。如已知的那样,术语“额定功率”在此以其可接受的含义使用,指的是风力涡轮机***在连续运行下被评定或认证的功率输出。类似地,术语“额定风速”的使用应理解为指的是产生风力涡轮机的额定功率的最低风速。
低于额定功率发生在切入速度和额定风速之间的风速下,该风速通常在10到17m/s之间。在该运行区域中,风力涡轮机***可用于控制转子速度,以便最大化从风捕获的能量。这是通过控制转子速度以使叶尖速度比处于最佳值,即在6和7之间来实现的。为了控制转子速度,风力涡轮机***设置有控制发电机扭矩的装置,以便跟从功率参考,如将描述的。
当风速增加到或超过额定风速时,发生高于额定功率。在该运行条件下,风力涡轮机***2的目的是维持恒定的输出功率。这是通过以下实现的:将发电机扭矩控制为基本恒定,以便跟从恒定的功率参考;但是改变叶片的桨距角,这将调整叶片在转子平面中产生的升力和阻力(drag force)。这将减慢涡轮机的旋转速度或传递给转子轴的扭矩,使得旋转速度以及***的发电功率低于设定阈值保持恒定。
为了实现上面讨论的功率控制目标,风力涡轮机还包括控制***50。通常,风力涡轮机控制***的功能在本领域中是公知的,但是在此将提供简要的讨论以提供功能概述和本发明的合适背景。
总的来说,控制***50的作用是监测风力涡轮机的运行状态并优化通向电网的电力的生产和输送,同时避免可能对风力涡轮机的结构和功能完整性造成风险的运行条件。控制***50包括合适的硬件和软件,以实现控制风力涡轮机的必要功能。如本领域技术人员所知,控制***包括合适的处理平台,其包括与合适的RAM/ROM存储器模块62通信的处理器60。处理器60还与输入/输出模块64通信,输入/输出模块64也可以包含合适的通信功能。应当理解,处理器60因此可用于实现所需的软件功能并且为此目的使用存储器模块62。
概括地说,控制***50接收一组测量的运行参数,例如风信息(风速、风切变、风向),转子速度,发电机速度等,以及一组参考值,其可包括扭矩参考、功率参考和速度参考。如果风力涡轮机构成发电厂的一部分,则响应于测量的运行参数和参考值,控制***50控制功率转换器30和桨距控制***52,以便通过更高层级的控制实体(例如电网运营商或发电厂控制器)来输送生成的风力涡轮机所需要的有功功率电平和无功功率电平。如本领域技术人员所知,桨距控制***52是风力涡轮机***中的常见特征,并且用于控制叶片相对于风的迎角,从而调节由转子在某个转子速度范围内在发电机上产生的扭矩。这种桨距控制***可以包括液压驱动桨距控制致动器或电驱动桨距控制致动器,其可用于使叶片相对于它们所安装到的轮毂围绕它们的主轴成角度地旋转。由于桨距控制***的运行是公知的,因此这里将不提供详细解释。
已经描述了可以实现本发明的技术平台,现在将更详细地描述本发明的实施方式。根据上面的讨论可以理解,风力涡轮机10是缆绳斜拉式的,因此倾向于表现出相对较低的扭转刚度。这意味着塔架20以及因此机舱18将倾向于在各种激励源的影响下围绕塔架轴线“Z”成角度地振荡,即偏航,例如由于横跨转子盘的风切变。这在图3中由箭头“W”示出。应理解,这种偏航振动模式通常伴随着其它振动模式,这些振动模式可能表现在机舱在使用期间的整体振荡运动中,准确的运动取决于风力涡轮机运行所处的条件。例如,塔架通常可以在前后方向上振荡,这可能是例如阵风造成的,并且还可以在横向或侧向方向上振荡,这可能是不平衡的转子造成的。纵向振荡模式通常与机舱18的纵向轴线Y对准,而侧向振荡模式通常与横向轴线X对准。
为了控制塔架的振荡,控制***50配备有主动减振***70,稍后将参考图4对其进一步详细描述。主动减振***70可用于,基于风力涡轮机的特定环境设施的需要,抵消上述振荡模式中的所选振荡模式中的振荡。在此,控制***50包括抵消上述振荡模式中的多于一种振荡模式中的运动的功能,尽管这不是必需的,相反,可以提供解决单个振荡模式的功能。
为了采取措施减少机舱振荡,减振***设置有用于检测该运动的传感器***。通常,这种传感器***位于塔架顶部或机舱本身中。多种感测方法适用于测量塔架顶部移动。例如,可以基于位于塔架顶部或机舱中的合适的加速度传感器来准确地估计塔架顶部振荡。可以使用其它测量***,诸如基于塔架中的陀螺仪传感器的惯性测量单元、或者机械应变/负载传感器。所有这些***通过直接测量或间接测量来提供指示塔架的振荡频率的信号,其中振荡频率是信号中固有的并且可以通过合适的技术(例如信号的微分)从该信号中计算出。为了检测塔架的振荡运动,加速度传感器应该具有低频灵敏度,例如在0.1-1.0Hz的范围内。可以滤除不感兴趣的较高频率。这种感测***66在图3中示意性示出。虽然可以使用诸如3轴IMU(惯性测量单元)的多轴陀螺仪装置,但是单轴装置也可以用于检测特定运动平面中的运动。速率陀螺仪在此可能具有特定用途,因为它们指示角度随时间的变化率。例如,根据该实施方式,比如速率陀螺仪的单轴陀螺仪装置可用于测量围绕机舱的Z轴的扭转运动,尤其是角度变化率。
通常,主动抑制风力涡轮机中的振荡运动是已知技术。例如,上述US2016/0356266提出了一种减少格架构塔架中的偏航振荡的***。US2008/206051描述了另一个示例。
然而,现有***的一些实施方式可能增加桨距致动器活动,这也将增加相关桨距部件的磨损,诸如驱动马达、齿轮部件、叶片轴承等。期望通过使用主动减振***来限制变桨活动的增加,以便减轻修理或更换磨损部件的维护成本。
如上所述,图4详细描绘了控制***50,并且以功能块的形式示出了控制***的具体功能。按照惯例,在此分开说明每个功能块的功能仅是为了方便,并且技术人员将理解,这种分开对于在合适的软件环境中实现这些功能的目的不是必需的。
总体而言,控制***50包括速度控制模块72、纵向减振模块74和扭转减振模块76。还包括转换器控制模块78,其负责实现机器侧功率转换器38和线路侧功率转换器40的控制,以通过发电机28和桨距控制***52来影响施加在转子上的扭矩。
在这一点上应该注意的是,风力涡轮机速度控制***的架构在本领域中通常是已知的,其通过功率转换器电子装置来控制发电机功率,并由此通过齿轮箱来控制转子上的反作用力矩,并且还通过桨距控制***来控制叶片的桨距角,因此这里将不给出电子架构的详细描述。
速度控制模块72接收多个控制输入,但是在此具体示出两个输入参数:由合适的转子速度传感器(例如编码器)提供的转子速度输入参数80,以及所需功率输入参数82或“功率参考”,所需功率输入参数82或“功率参考”通常由风力涡轮机的更高层级的控制器(未示出)直接提供给速度控制模块72或通过基于合适的协议(例如以太网)的数据分配网络提供。
速度控制模块72可用于控制发电机扭矩,发电机扭矩与功率参考相关并且是根据功率参考计算的,通过在低于额定功率运行条件期间将所需扭矩信号TDEM输出给转换器控制模块78,以便最小化转子速度输入参数80与功率参考82之间的误差,从而跟从功率参考。类似地,在高于额定功率的运行条件下,速度控制模块72可用于保持发电机扭矩恒定(并且因此跟从恒定的功率参考),但是向桨距控制***52输出控制信号以共同调制转子的所有三个叶片的桨距角。在图4中,该信号被示为θDEM。如将描述的,由速度控制模块72输出的桨距需求或“桨距参考”信号θDEM在最终由桨距控制***52实施之前被其它控制算法调制。
本实施方式中的纵向运动减振模块74和扭转减振模块76可用于通过修改来自速度控制模块72的桨距需求信号来补充速度控制器22的功能,从而抑制塔架的不同振荡运动。可选地,还可以提供横向运动减振模块,但是为了简洁起见,在此没有描述这种功能。这些减振模块74、76都经由桨距控制***24一起运行,以控制叶片的桨距调节命令,现在将对此进行说明。有利地,减振功能可以在风力涡轮机的运行期间基本上连续地起作用,或者可以在某些运行条件期间选择其起作用。
纵向运动减振模块74用于在与转子轴线共线的方向上抑制塔架的振荡;也就是说塔架的“前后”运动。为此,模块74接收来自感测***66的加速度参数86作为输入信号,感测***66被构造为测量机舱或塔架顶部沿着纵向轴线Y的纵向加速度,如图3所示。
纵向运动减振模块74计算总桨距变化,从而引起推力的变化,该推力用于使转子向机舱施加与前后运动相反的力。因此,纵向运动减振模块74输出总桨距偏移θL_OFFSET,其在求和点88处被添加到由速度控制器72输出的总桨距需求θDEM信号。然后经调制的总桨距需求θCOLL_DEM被扭转减振模块76进一步调制。
从求和点88输出的总桨距需求θCOLL_DEM被输入到三个相应的求和点100、102、104,它们将总桨距需求信号θCOLL_DEM与从扭转减振模块76输出的单个或“循环”桨距偏移组合在一起。这三个信号对应于风力涡轮机的每个叶片被标识为θT_OFFSET1、θT_OFFSET2和θT_OFFSET3。在本上下文中,技术人员将理解,每个叶片将由相应的叶片编号标识,即叶片1、叶片2、叶片3,其中转子的旋转角度参考其中一个特定叶片,通常是叶片1确定。因此,求和点100-104的输出信号是风力涡轮机的每个叶片的单独的桨距控制参考,其组合了向转子施加反推力以减少塔架的前后摇摆运动所需要的总桨距变化以及用于解决扭转振荡的循环推力变化。在图4中,每个单独的桨距参考被标识为θREF1、θREF2和θREF3,并且被输入到桨距致动器***52,桨距致动器***52包括其自己相应的控制算法,以驱动桨距致动器遵循所需的桨距参考。
以上讨论已经解释了如何组合来自速度控制模块72、纵向运动减振模块74和扭转减振模块76的桨距控制输入,以便得出提供给桨距致动器***的各个桨距参考。现在将更详细地描述扭转减振模块76的运行。
如已经提到的,扭转减振模块76的功能是监测塔架和/或机舱的运动,尤其是偏航振荡模式,并确定用于减少机舱的振荡运动的桨距输入。为此,扭转减振模块76接收两个输入信号:偏航运动信号90和转子方位信号92.偏航运动信号可以由位于机舱中的传感器***66提供,而转子方位信号可以由合适的转子位置感测***67提供,例如可以通过使用编码器或者霍尔感测实现。这在图3中示意性示出。注意,这种转子位置感测***在风力涡轮机技术中是常规的,因此为了清楚起见,在此将不提供完整的讨论。
首先,使用来自感测***66的机舱偏航运动信号90,扭转减振模块76计算扭矩参考TREF,其表示抵抗塔架的偏航运动所需的反扭矩。此后,扭转减振模块76确定每个叶片的单独的桨距参考偏移,其将产生所需反扭矩。应当理解,所需扭矩将必须被调制成叶片围绕转子轴线的旋转运动。
在确定所需桨距参考偏移Δθk时,其中k表示风力涡轮机的叶片编号(k=1,2,3),在本实施方式中使用了以下表达式:
1)
在上面的表达式中,ψ(t)是转子的方位角,并且明显的是,扭矩参考TREF将关于转子的角度旋转倍增。现在,应该理解的是,在该实施方式中,扭矩参考TREF将具有3P的频率成分,也就是说扭矩参考将是变化的信号,其频率大约是旋转频率的三倍,这是由于生成偏航力矩的原理,例如每个叶片经过与转子盘相关的风切变区域。
在稳态条件下,ψ(t)等于风力涡轮机的稳定旋转频率,其可以被认为是1P频率。
图5展示了方位角信号、扭矩参考信号和频域中产生的桨距偏移信号,以便更好地理解。当在频域中考虑时,3P信号与1P调制信号的卷积意味着所得到的信号,即桨距偏移信号,具有在2P和4P频率处以两个波瓣分开的频率内容。实际上,这意味着桨距偏移信号具有一些相对较高的频率内容,其驻留在比位于3P的扭转偏航运动的频率更高处。这样的结果是,当在桨距控制***中实施时,扭转偏移信号将在桨距致动器中引起相对较高的变桨活动。因此,尽管这种方法能够成功地抵消机舱的扭转偏航运动,但代价将是变桨活动增加。
为了减小这种影响,提供了滤波器模块100,其在将信号转发到桨距致动***52之前过滤来自扭转减振模块76的扭转桨距偏移信号。就这一点应该注意,滤波器模块100被示为单独的功能块。然而,这不是必需的,相反,滤波器功能可以结合到扭转减振模块76的功能中。
应理解,滤波器模块100被构造为接收三个叶片桨距偏移信号θ1、θ2、θ3作为输入并输出相应的三个经修改的叶片桨距偏移信号,即θT_OFFSET1、θT_OFFSET2和θT_OFFSET3。
然后将经修改的叶片桨距偏移信号输入到求和点100-104,在那里它们被添加到从速度控制模块72和纵向减振模块74得到的相应的桨距信号θCOLL_DEM。
滤波器模块100被构造为过滤叶片桨距命令输入信号,以排除大于扭转振荡频率的频率分量。在这种情况下,由于转子包括三个叶片,并且由于扭转振荡频率趋向于3P频率,因此滤波器模块100被构造为从信号中去除4P分量。更一般地,滤波器模块100被构造为去除大于扭转振荡频率的频率内容。
可以以不同方式实现减振***的功能模块的激活。例如,可以仅在已经检测到其关注的振荡模式超过预定阈值之后才触发每个减振模块的激活。以这种方式激活减振模块可以减少桨距控制***的活动。
此外,可以通过嵌入到它们各自的控制算法中的集成增益变量来实现减振模块74、76的激活。例如,这些增益可以基于风力涡轮机的某些监测的运行参数而变化,使得随着风力涡轮机的运行点增加,减振算法的增益也增加。可以被监测的运行参数的示例是:风速、转子速度、叶片桨距角、扭转振荡频率、发电功率和命令的功率参考。
已经描述了本发明构思的上述具体实施方式,本领域技术人员将理解,在不脱离由权利要求限定的发明构思的情况下,可以对那些实施方式进行各种修改。
Claims (14)
1.一种风力涡轮机,所述风力涡轮机包括塔架、机舱、包括多个叶片的转子、可操作地联接到所述转子的发电机、以及控制***,其中所述控制***包括:
感测***,所述感测***能够用于输出指示所述机舱的扭转振荡频率的信号;
扭转减振模块,所述扭转减振模块被构造为监测扭转振荡信号并确定用于抑制所述塔架的扭转振荡的一个或多个叶片桨距命令信号,以及
滤波器模块,所述滤波器模块被构造为接收所述一个或多个叶片桨距命令信号作为输入,并且输出相应的一个或多个经修改的叶片桨距命令信号,
其中所述滤波器模块被构造为,过滤一个或多个叶片桨距命令输入信号以排除大于所述扭转振荡频率的频率分量,其中滤波器将截止频率限定为等于所述风力涡轮机的4P频率。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其特征在于,确定所述叶片桨距命令信号的步骤包括将扭矩参考信号与基于所述转子的方位角的调制信号相乘。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机,其特征在于,通过计算每个叶片的循环叶片桨距输入来确定所述一个或多个叶片桨距命令信号,以便在所述转子上产生与所述扭转振荡信号异相的力矩。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的风力涡轮机,其特征在于,所述控制***基于所述一个或多个经修改的叶片桨距命令信号来控制所述风力涡轮机的桨距致动***。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的风力涡轮机,其特征在于,所述感测***包括安装在所述风力涡轮机的所述机舱或塔架顶部中的传感器,所述传感器被设置为确定所述机舱的偏航运动。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的风力涡轮机,其特征在于,当检测到所述扭转振荡超过预定阈值时,所述扭转减振模块能够用于抑制塔架扭转振荡。
7.根据权利要求1至6所述的风力涡轮机,其特征在于,所述扭转减振模块实现增益,使得所述一个或多个叶片桨距命令信号的大小与所述塔架的所述扭转振荡的大小成比例。
8.根据权利要求7所述的风力涡轮机,其特征在于,所述增益取决于所述风力涡轮机的运行参数。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机,其特征在于,所述运行参数是以下中的至少一个:风速、转子速度、扭转振荡频率、叶片桨距角、发电功率、命令的功率参考。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的风力涡轮机,其特征在于,所述风力涡轮机的塔架的高度超过100m。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的风力涡轮机,其特征在于,所述风力涡轮机的塔架通过拉索稳定。
12.一种控制风力涡轮机的方法,所述风力涡轮机包括塔架、包括多个叶片的转子、可操作地联接到所述转子的发电机,其中所述方法包括,
监测指示机舱的偏航运动的扭转振荡频率,确定用于抑制所述塔架的扭转振荡的一个或多个叶片桨距命令信号,
过滤所述一个或多个叶片桨距命令信号,以生成一个或多个经修改的叶片桨距命令信号,
其中,在过滤所述一个或多个叶片桨距命令时,过滤这些信号以排除大于所述扭转振荡频率的频率分量,其中滤波器将截止频率限定为等于所述风力涡轮机的4P频率。
13.一种能够从通信网络下载和/或存储在机器可读介质上的计算机程序产品,所述计算机程序产品包括用于实施根据权利要求12所述的方法的程序代码指令。
14.一种用于风力涡轮机***的控制器,所述风力涡轮机***包括安装在塔架上的机舱、具有多个叶片的转子,其中所述控制器包括处理器、存储器模块和输入/输出***,并且其中所述存储器模块包括一组程序代码指令,当由所述处理器执行时,所述一组程序代码指令实施根据权利要求12所述的方法。
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