垂直轴风力机旋转主轴振颤的机电协调抑制装置

摘要

本发明公开了一种垂直轴风力机旋转主轴振颤的机电协调抑制装置，包括两轴倾角传感器、转速传感器、风速传感器、风力发电机、电磁抱刹机构、转速内环控制器、机电协调外环控制器。本发明可实时测算出主轴的当前振颤烈度，抑制主轴振颤，使得风力机在保持机械稳定的同时，尽可能地获得最高的风能捕获效率。

主权项

一种垂直轴风力机旋转主轴振颤的机电协调抑制装置，其特征是：至少包括：两轴倾角传感器，安装于旋转主轴顶端的静止部件上，用于获取旋转主轴水平截面内正交的两个方向上的倾斜偏角值α_x和α_y；转速传感器，安装于风力发电机的机身上，用于获取风力发电机的当前转速ω_c；风速传感器，安装于垂直轴风电机组的工作现场，用于获取现场风速；风力发电机，与垂直轴风力机旋转主轴同轴安装，用于机电能量转换和调节垂直轴风力机的转速；电磁抱刹机构，与垂直轴风力机旋转主轴同轴安装，用于阻止垂直轴风力机的旋转；转速内环控制器，用于控制风力发电机的转速，根据外环控制器给出的期望转速ω_g，以及转速传感器检测得到的当前转速ω_c，运用包括发电功率控制以及反向电动制动技术在内的转速闭环控制算法，使得风力发电机的转速快速到达期望转速ω_g；转速内环控制器的快速转速调节方式为直接切断部分相绕组励磁的发电机升速方法或放开电流斩波限的发电机降速方法；机电协调外环控制器，用于实时接收两轴倾角传感器、风速传感器以及转速传感器信号，并由此，计算旋转主轴的振颤烈度、最大功率跟踪目标下的最优转速ω_op，判断旋转主轴的振颤烈度相对于临界调控阈值和最大安全调控阈值的强弱程度，确定风力发电机的期望转速ω_g、反向电动制动指令、电磁抱刹指令、以及停机、复位信号；所述振颤烈度定义为，$K_v=\sqrt{{{\alpha }_x}^2+{{\alpha }_y}^2}+\sqrt{{{\stackrel{·}{\alpha }}_x}^2+{{\stackrel{·}{\alpha }}_y}^2}+\sqrt{{{\stackrel{··}{\alpha }}_x}^2+{{\stackrel{··}{\alpha }}_y}^2};$所述风力发电机为开关磁阻风力发电机。