CN201661421U - 风力发电塔架共振主动抑制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种风力发电塔架共振主动抑制装置，通过检测风力发电塔架的振动状态，对风力发电机输出进行控制，使风力发电机及叶轮的振动频率避开塔架的共振点，以此方式来抑制小型风力发电机塔架共振现象的发生。它由风力发电机组、塔架、振动检测模块、全数字化控制模块、风力发电变换器、负载构成。

Description

风力发电塔架共振主动抑制装置 

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电塔架共振主动抑制装置，特别涉及一种通过对风力发电机输出控制来抑制小型风力发电机塔架共振的装置。 

背景技术

目前，我国小型风力发电机组已批量供应于移动通讯基站、街灯、路灯、庭院灯等，由传统的农、牧、渔民应用，逐步转向了工业、集体单位、公益事业应用，以及分布式供电***应用，小型风力发电的推广应用范围逐渐扩大。小型风力发电机组特别是20kW以下的风力发电机组应用非常广泛。 

小型风力发电机塔架主要有柱式或桁架式两种结构，尤其以柱式塔架为多，为了降低成本，许多柱式塔架均需要斜拉钢索增加强度。不论何种塔架形式，都有固有振动频率，而随着风速的变化，风力发电机及叶轮所产生的振动频率也会随之改变，当风力发电机及叶轮所产生的振动频率与塔架固有振动频率一致时就会产生共振现象。共振会使风力发电塔架结构受到损伤甚至会使塔架倾覆，特别是对于有斜拉钢索的塔架，即使很小的共振幅度都会使拉索变松弛，失去其作用。目前还没有任何主动抑制风力发电塔架的方法和装置，对于共振现象最主要的对策就是通过结构设计使塔架的固有频率远离风机的振动频率范围，但是实际应用过程中，要做到这点非常困难，也会增加生产的成本和维护成本。 

发明内容

本实用新型针对现有技术所存在的主要问题，提供一种风力发电塔架共振主动抑制装置，通过检测风力发电塔架的振动状态，对风力发电机输出进行控 制，使风力发电机及叶轮的振动频率避开塔架的共振点，以此方式来抑制小型风力发电机塔架共振现象的发生。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

一种风力发电塔架共振主动抑制装置，包括： 

风力发电机组、塔架、振动检测模块、全数字化控制模块、风力发电变换器、负载；其中风力发电机组输出端与风力发电变换器输入端相连接，风力发电变换器给负载供电，振动检测模块固定在风机塔架，全数字化控制模块与振动检测模块相连接并连接到风力发电变换器。风力发电机组输出的电源与风力发电变换器相连接，风力发电变换器将频率和幅值都随风速变化的输出电能变换为满足要求的电能输出给负载。振动检测模块固定在风机塔架上用于检测塔架的振动状态。全数字化控制模块与振动检测模块相连接，并根据振动检测模块的信号来控制风力发电变换器，以抑制风机塔架的振动。 

所述振动检测模块由辅助电源、数字控制核心、信号调理电路、振动传感器组成。其中辅助电源与风力发电机组的输出相连接，并且为数字控制核心、信号调理电路、振动传感器提供电源。振动传感器输出信号通过信号调理模块转换成适当的电平输入给数字控制核心。数字控制核心通过对振动信号的分析识别出塔架振动状态并通过通讯接口传递给全数字化控制模块。 

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点： 

1、本实用新型可以避免共振对风力发电***特别是风机塔架所带来的机械损害； 

2、本实用新型利用风力发电机自身的特点对共振点加以识别和避让，可以有效降低因加强塔架强度所带来的成本。 

附图说明

图1是本实用新型风力发电塔架共振主动抑制装置框图； 

图2是本实用新型中振动检测模块框图。 

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本实用新型作进一步说明，本实用新型的较佳实施例为： 

风力发电塔架共振主动抑制装置至少包括风力发电机组101、塔架102、振动检测模块103、全数字化控制模块104、风力发电变换器105和负载106组成。 

风力发电机组101安装在塔架102的顶端，因此风力发电机组101运行过程中所产生的振动会对塔架102形成周期性的激励，如果激励的频率接近塔架102的固有频率时就会产生共振现象，最终会使振动加强，严重时会使塔架102发生倾覆。 

本发明中风力发电机组101输出端与风力发电变换器105输入端相连接，风力发电变换器105将频率和幅值都随风速变化的输出电能变换为满足要求的电能输出给负载106。振动检测模块103固定在风机塔架102上用于检测塔架102的振动状态。全数字化控制模块104与振动检测模块103相连接，并根据振动检测模块103的信号来控制风力发电变换器105，以抑制风机塔架102的振动。当振动检测模块103检测到振动频率接近风机塔架102的固有频率时，全数字化控制模块104根据实际负载106需求调节风力发电变换器105控制风力发电机组101的转速，进而避开塔架102共振频率点。 

所述振动检测模块103由辅助电源201、数字控制核心202、信号调理电路 203、振动传感器204组成。其中辅助电源201与风力发电机组101的输出相连接当风速达到风机起动风速时，风机开始转动并发出电能，辅助电源201从中取出部分电能用于振动信号的检测，即为数字控制核心202、信号调理电路203、振动传感器204提供电源。振动传感器204输出信号通过信号调理模块203转换成适当的电平输入给数字控制核心202。数字控制核心202通过对振动信号的分析识别出塔架102振动状态并通过通讯接口传递给全数字化控制模块104。为了减轻全数字化控制模块104的计算量，所有振动信号的处理由数字控制核心202完成，并将处理结果传递给全数字化控制模块104。 

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。故凡依本实用新型之精神实质、形状、原理所作的变化或修饰，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。 

Claims (2)

1.一种风力发电塔架共振主动抑制装置，其特征在于：

至少包括一个风力发电机组(101)、塔架(102)、振动检测模块(103)、全数字化控制模块(104)、风力发电变换器(105)、负载(106)；其中风力发电机组(101)输出端与风力发电变换器(105)输入端相连接，风力发电变换器(105)给负载(106)供电，振动检测模块(103)固定在风机塔架(102)，全数字化控制模块(104)与振动检测模块(103)相连接并连接到风力发电变换器(105)。

2.如权利要求1所述的一种风力发电塔架共振主动抑制装置，其特征在于：所述振动检测模块(103)由辅助电源(201)、数字控制核心(202)、信号调理电路(203)、振动传感器(204)组成；其中辅助电源(201)与风力发电机组(101)的输出相连接，并为数字控制核心(202)、信号调理电路(203)、振动传感器(204)提供电源，振动传感器(204)输出信号通过信号调理模块(203)转换成适当的电平输入给数字控制核心(202)，数字控制核心(202)与全数字化控制模块(104)通讯接口相连接。 

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