风力发电机振动和噪声抑制方法及装置的制造方法_2

文档序号:9250765阅读:来源:国知局
Ji到变流器最大 输出电压Uratputjiax时,采用弱磁控制技术使发电机相电压的实际值Ua_a。^不再升高,即使 发电机运行在发电机相电压的实际值Uaac;tiTC小于或者等于变流器最大输出电压U__ _ 范围内,发电机从恒转矩运行方式变换为恒功率运行方式,扩大发电机的转速范围。变流器 最大输出电压Uratput _可以根据变流器直流母线电压Ud。得到。将发电机相电压的实际值 Ua_ac;tiv6和变流器最大输出电压U^tputmax之间的电压差值Udiff输入至电压PI调节器,以调节 发电机直轴电流的第二弱磁给定值Id_FW2_ref。本步骤中的弱磁控制可以采用现有的各种弱 磁控制方法实现,此处不再赘述。
[0046]S2014,根据发电机直轴电流的第一弱磁给定值Id_FW1_Mf、发电机直轴电流的最大 输出转矩优化值IdMTPA和发电机直轴电流的第二弱磁给定值IdFW2 Mf获得发电机直轴电流 的给定值Iu6f。
[0047] 具体的,发电机直轴电流的第一弱磁给定值IdFW1 #已通过上述步骤S2012得到, 发电机直轴电流的最大输出转矩优化值Id_MTPA已通过上述步骤S2011得到,发电机直轴电 流的第二弱磁给定值Id_FW2_MfE通过上述步骤S2013得到。当发电机直轴电流的第一弱磁 给定值Id_FW1_Mf和发电机直轴电流的第二弱磁给定值Id_FW2_Mf均为〇时,将发电机直轴电流 的最大输出转矩优化值Id_MTPA作为发电机直轴电流的给定值Id_Mf,即Id_Mf=Id_MTPA。当发 电机直轴电流的第一弱磁给定值IdFWlMf和发电机直轴电流的第二弱磁给定值I<!_"2_#至 少有一个不为〇时,将发电机直轴电流的第一弱磁给定值IdFWlMf和发电机直轴电流的第二 弱磁给定值IdHraf中的较小值作为发电机直轴电流的给定值Id_raf,即Id+#=Min(Id_FW1_ ref' Id-FW2-ref)0
[0048] S2015,根据发电机直轴电流的给定值Id 和发电机电磁有功功率的给定值Pe 计算得到发电机交轴电流的给定值In#。
[0049] 具体的,发电机直轴电流的给定值Id 已通过上述步骤S2014得到,发电机电磁 有功功率的给定值Pe 已知,因此发电机交轴电流的给定值I 可以根据以下公式计算 得到:
[0050] Iq_ref- (I. 5Pe_ref_UdIdref) /Uq
[0051] 其中,Ud为发电机的直轴电压,Uq为发电机的交轴电压。
[0052] S202,根据发电机直轴电流的给定值Id ,ef和发电机交轴电流的给定值Iq ,ef对发 电机进行电流矢量控制。
[0053] 具体的,发电机直轴电流的给定值Id #已通过上述步骤S2014得到,发电机交轴 电流的给定值Igef已通过上述步骤S2015得到,变流器根据发电机直轴电流的给定值IdMf 和发电机交轴电流的给定值对发电机进行电流矢量控制。当发电机的频率f运行至 需要抑制振动和噪声的频率范围内时,变流器采用弱磁控制方式运行,以抑制发电机的振 动和噪声。
[0054] 本实施例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直轴电流的给定值和发电机交轴电流的给定值,并根据发 电机直轴电流的给定值和发电机交轴电流的给定值对发电机进行电流矢量控制,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。
[0055] 实施例三
[0056] 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。如图4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另一种具体实现方式(对发电机进行直接转矩控制的情 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:
[0057] S401,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 磁链的给定值和发电机电磁转矩的给定值T
[0058] 具体的,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。如图5所示,本步骤具体可以 包括以下步骤S4011-S4015 :
[0059] S4011,根据发电机电磁有功功率的给定值Pe ,ef获得发电机电磁转矩的最大输出 转矩优化值Teutim和发电机磁链的最大输出转矩优化值Wf_MTPA。
[0060] 具体的,本步骤基于MTPA控制,根据发电机的电磁特性得出最优的发电机磁链和 发电机电磁转矩组合,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Pgtf最优配置发电机磁链(即发电机磁链的最 大输出转矩优化值Wfjim)和发电机电磁转矩(即发电机电磁转矩的最大输出转矩优化值 Toitpa),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。
[0061] S4012,根据发电机电磁转矩的最大输出转矩优化值TeMTPA和发电机的频率f获得 发电机磁链的第一弱磁给定值
[0062] 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。发电机电磁转矩 的最大输出转矩优化值Te_已通过上述步骤S4011得到,发电机的频率f可以根据以下公 式计算得到:
[0064] 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。
[0065] 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,发电机磁链的第一 弱磁给定值取值为额定磁链的给定值Wf_Mte;d_raf。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,发电机磁链的第一弱磁给定值Wf_FW1_Mf可以根据以下公式 计算得到:
[0066] ^f FWl ref (Ua-active Rala-rated-max)Z〇e
[0068] 其中,Uaa。^为发电机相电压的实际值,1^为发电机定子绕组的电阻值,IaMtralniax 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,《 6为发电机的电角速 度,Pn为发电机的极对数。n为发电机的转速,可通过测量得到。
[0069] 需要抑制振动和噪声的频率范围的确定过程可参见图2所示实施例中步骤S2012 中的相关描述,此处不再赘述。
[0070] S4013,根据发电机相电压的实际值UaaetivJP变流器最大输出电压Uwtputmax获得 发电机磁链的第二弱磁给定值。
[0071] 具体的,本步骤基于弱磁控制,当发电机相电压的实际值UaarfiJi到变流器最大 输出电压Uratputjiax时,采用弱磁控制技术使发电机相电压的实际值Ua_a。^不再升高,即使 发电机运行在发电机相电压的实际值Uaac;tiTC小于或者等于变流器最大输出电压U__ _ 范围内,发电机从恒转矩运行方式变换为恒功率运行方式,扩大发电机的转速范围。变流器 最大输出电压Uratput _可以根据变流器直流母线电压Ud。得到。将发电机相电压的实际值 Ua_ac;tiv6和变流器最大输出电压U^tputmax之间的电压差值Udiff输入至电压PI调节器,以调节 发电机磁链的第二弱磁给定值wf_FW2_Mf。本步骤中的弱磁控制可以采用现有的各种弱磁控 制方法实现,此处不再赘述。
[0072] S4014,根据发电机磁链的第一弱磁给定值^rfjrwijief、发电机磁链的最大输出转矩 优化值WfMTPA和发电机磁链的第二弱磁给定值WfFW2Mf获得发电机磁链的给定值WK
[0073] 具体的,发电机磁链的第一弱磁给定值Wfm #已通过上述步骤S4012得到,发电 机磁链的最大输出转矩优化值Wf_MTPA已通过上述步骤S4011得到,发电机磁链的第二弱磁 给定值Wfue5f已通过上述步骤S4013得到。当发电机磁链的第一弱磁给定值Wf_FW1J^Pl 发电机磁链的第二弱磁给定值均为额定磁链的给定值W 时,将发电机磁 链的最大输出转矩优化值Wf_MTPA作为发电机磁链的给定值Wf_Mf,即Wf_Mf=Wf_MTPA。当 发电机磁链的第一弱磁给定值Wfjrwij^f和发电机磁链的第二弱磁给定值W 至少有 一个不为额定磁链的给定值时,将发电机磁链的第一弱磁给定值Wf_FW1_Mf和发 电机磁链的第二弱磁给定值中的较小值作为发电机磁链的给定值Wf_raf,即 -Min(Wf-FW1-ref,Wf-FW2-ref)。
[0074] S4015,根据发电机磁链的给定值Wfj^ef计算得到发电机电磁转矩的给定值Te_raf。
[0075] 具体的,发电机磁链的给定值Wf
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