风力发电机振动和噪声抑制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机振动和噪声抑制方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 随着风力发电技术的发展和推广，风力发电机组的容量不断提高，风力发电机组 运行中的振动和噪声问题越来越不容忽视，成为风电行业发展亟须解决的问题。
[0003]风力发电机是实现机械能-电能转换的重要装置。风力发电机中存在基波和谐波 频率、齿槽频率及其倍频等多种频率的电磁力，且风力发电机的定转子机械结构模态也十 分复杂。当发电机的电磁力的力波阶数和频率与发电机的定转子机械结构模态的振型阶数 和频率都对应时会发生共振，振动和噪声问题十分突出。因此可通过减小发电机的磁负荷， 即降低作用在发电机定转子上的电磁力，减小发电机定转子振动幅度的方法实现发电机振 动和噪声的抑制，达到减振降噪的目的。
[0004]现有技术中，主要通过改变发电机的机械结构和电磁设计，例如增大发电机气隙 长度、优化磁极形状、斜槽（即将线圈在发电机定转子上倾斜排放）或斜极（即将磁极倾 斜）等，来减小发电机的磁负荷，实现发电机振动和噪声的抑制，达到减振降噪的目的。
[0005]在实现上述发电机振动和噪声抑制的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如 下问题：发电机机械结构和电磁设计的改变，一方面降低了发电机的功率密度和力能指标 等性能，另一方面增加了发电机制造工艺的复杂性和制造成本。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例提供一种风力发电机振动和噪声抑制方法及装置，无需改变发电 机的机械结构和电磁设计即可实现发电机振动和噪声的抑制，不影响发电机的功率密度和 力能指标等性能，且不增加发电机制造工艺的复杂性和制造成本。
[0007]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0008]本发明提供一种风力发电机振动和噪声抑制方法，包括：
[0009]根据发电机电磁有功功率的给定值和发电机的频率计算得到发电机弱磁控制参 数的给定值；
[0010] 根据所述发电机弱磁控制参数的给定值对发电机进行控制。
[0011] 本发明还提供一种风力发电机振动和噪声抑制装置，包括：
[0012] 计算模块，用于根据发电机电磁有功功率的给定值和发电机的频率计算得到发电 机弱磁控制参数的给定值；
[0013]控制模块，用于根据所述发电机弱磁控制参数的给定值对发电机进行控制。
[0014]本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制方法及装置，根据发电机电磁有功功率 的给定值和发电机的频率计算得到发电机弱磁控制参数的给定值，并根据发电机弱磁控制 参数的给定值对发电机进行控制，通过弱磁控制减小了发电机的磁负荷，实现了发电机振 动和噪声的抑制。由于无需改变发电机的机械结构和电磁设计，因此不影响发电机的功率 密度和力能指标等性能，且不增加发电机制造工艺的复杂性和制造成本。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制方法一个实施例的流程示意图；
[0016] 图2为本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制方法又一个实施例的流程示意 图；
[0017] 图3为图2所示实施例中根据发电机电磁有功功率的给定值和发电机的频率计算 得到发电机弱磁控制参数的给定值的流程示意图；
[0018] 图4为本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制方法又一个实施例的流程示意 图；
[0019] 图5为图4所示实施例中根据发电机电磁有功功率的给定值和发电机的频率计算 得到发电机弱磁控制参数的给定值的流程示意图；
[0020] 图6为本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制装置一个实施例的结构示意图；
[0021] 图7为本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制装置又一个实施例的结构示意 图；
[0022] 图8为本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制装置又一个实施例的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明实施例风力发电机振动和噪声抑制方法及装置进行详细 描述。
[0024] 实施例一
[0025] 图1为本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制方法一个实施例的流程示意图。 如图1所示，本实施例的风力发电机振动和噪声抑制方法具体可以包括：
[0026] S101，根据发电机电磁有功功率的给定值P^f和发电机的频率f计算得到发电机 弱磁控制参数的给定值。
[0027] S102,根据发电机弱磁控制参数的给定值对发电机进行控制。
[0028] 具体的，本实施例中的发电机弱磁控制参数具体可以根据发电机的控制方式确 定。例如，当对发电机进行电流矢量控制时，本实施例中的发电机弱磁控制参数为发电机直 轴电流的给定值Iturf和发电机交轴电流的给定值I 。当对发电机进行直接转矩控制时， 本实施例中的发电机弱磁控制参数为发电机磁链的给定值Wf_Mf和发电机电磁转矩的给定 值Te-ref。
[0029] 本实施例提供的风力发电机振动和噪声抑制方法，根据发电机电磁有功功率的给 定值和发电机的频率计算得到发电机弱磁控制参数的给定值，并根据发电机弱磁控制参数 的给定值对发电机进行控制，通过弱磁控制减小了发电机的磁负荷，即降低了作用在发电 机定转子上的电磁力，减小了发电机定转子的振动幅度，实现了发电机振动和噪声的抑制。 由于无需改变发电机的机械结构和电磁设计，因此不影响发电机的功率密度和力能指标等 性能，且不增加发电机制造工艺的复杂性和制造成本。
[0030] 实施例二
[0031] 图2为本发明提供的风力发电机振动和噪声抑制方法又一个实施例的流程示意 图。如图2所示，本实施例的风力发电机振动和噪声抑制方法给出了图1所示实施例的风力 发电机振动和噪声抑制方法的一种具体实现方式（对发电机进行电流矢量控制的情况）， 本实施例的风力发电机振动和噪声抑制方法具体可以包括：
[0032]S201，根据发电机电磁有功功率的给定值Pe ,#和发电机的频率f计算得到发电机 直轴电流的给定值Id_Mf和发电机交轴电流的给定值IU6f。
[0033] 具体的，图3为图2所示实施例中根据发电机电磁有功功率的给定值和发电机的 频率计算得到发电机弱磁控制参数的给定值的流程示意图。如图3所示，本步骤具体可以 包括以下步骤S2011-S2015:
[0034] S2011，根据发电机电磁有功功率的给定值Pe获得发电机交轴电流的最大输出 转矩优化值Iqmtpa和发电机直轴电流的最大输出转矩优化值IdMTPA。
[0035] 具体的，本步骤基于最大转矩/电流（MaximumTorquePerAmpere，简称MTPA)控 制（也称为最大转矩电流比控制或最优转矩控制），根据发电机的电磁特性得出最优的发 电机直轴电流分量和发电机交轴电流分量组合，满足单位电流下发电机的输出转矩最大。 在发电机输出转矩给定的情况下，根据发电机电磁有功功率的给定值Purf最优配置发电机 直轴电流分量（即发电机直轴电流的最大输出转矩优化值Id_MTPA)和发电机交轴电流分量 (即发电机交轴电流的最大输出转矩优化值Ioitpa)，可以使发电机组的性能得到优化，提高 运行效率，减小发电机铜损功率，降低对发电机的容量要求。本步骤中的MTPA控制可以采 用现有的各种MTPA控制方法实现，例如解析法或有限元分析法等，此处不再赘述，也可以 通过预先实验测试通过查表法实现。
[0036]S2012,根据发电机交轴电流的最大输出转矩优化值IqMTPA和发电机的频率f获得 发电机直轴电流的第一弱磁给定值Idjrwij^f。
[0037] 具体的，本步骤中根据变流器的最大弱磁能力，减小发电机的电磁力以抑制发电 机的振动和噪声，是通过弱磁控制抑制发电机的振动和噪声的重要环节。发电机交轴电流 的最大输出转矩优化值1^?已通过上述步骤S2011得到，发电机的频率f可以根据以下公 式计算得到：
[0039] 其中，n为发电机的转速，可通过测量得到。pn为发电机的极对数。
[0040] 当发电机的频率f位于需要抑制振动和噪声的频率范围外时，发电机直轴电流的 第一弱磁给定值Id_FW1_ref取值为0。当发电机的频率f位于需要抑制振动和噪声的频率范 围内时，发电机直轴电流的第一弱磁给定值Id_Fwl_M可以根据以下公式计算得到：
[0042] 其中，Iaratedniax为发电机额定相电流的最大值，根据发电机自身的额定热量值确 定。
[0043] 需要抑制振动和噪声的频率范围可以通过以下过程确定：分析发电机的定转子 机械结构模态的振型阶数和频率以及发电机的电磁力的力波阶数和频率，找出阶数和频率 重叠区域，并通过测试，确定发电机需要抑制振动和噪声的频率，并将以该频率为中心正负 5%的频率范围作为需要抑制振动和噪声的频率范围。
[0044] S2013,根据发电机相电压的实际值Uaa。^和变流器最大输出电压Uwtputmax获得 发电机直轴电流的第二弱磁给定值IdFW2_ref。
[0045] 具体的，本步骤基于弱磁控制，当发电机相电压的实际值Uaaeti