專利名稱：風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑制裝置，特別涉及一種通過對風(fēng)力 發(fā)電機(jī)輸出控制來抑制小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架共振的裝置。
背景技術(shù)：
目前，我國小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已批量供應(yīng)于移動(dòng)通訊基站、街燈、路燈、庭院燈等， 由傳統(tǒng)的農(nóng)、牧、漁民應(yīng)用，逐步轉(zhuǎn)向了工業(yè)、集體單位、公益事業(yè)應(yīng)用，以及分布式供電系 統(tǒng)應(yīng)用，小型風(fēng)力發(fā)電的推廣應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特別是20kW以下的風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用非常廣泛。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架主要有柱式或桁架式兩種結(jié)構(gòu)，尤其以柱式塔架為多，為了 降低成本，許多柱式塔架均需要斜拉鋼索增加強(qiáng)度。不論何種塔架形式，都有固有振動(dòng)頻 率，而隨著風(fēng)速的變化，風(fēng)力發(fā)電機(jī)及葉輪所產(chǎn)生的振動(dòng)頻率也會(huì)隨之改變，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī) 及葉輪所產(chǎn)生的振動(dòng)頻率與塔架固有振動(dòng)頻率一致時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。共振會(huì)使風(fēng)力發(fā) 電塔架結(jié)構(gòu)受到損傷甚至?xí)顾軆A覆，特別是對于有斜拉鋼索的塔架，即使很小的共振 幅度都會(huì)使拉索變松弛，失去其作用。目前還沒有任何主動(dòng)抑制風(fēng)力發(fā)電塔架的方法和裝 置，對于共振現(xiàn)象最主要的對策就是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使塔架的固有頻率遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)的振動(dòng)頻率 范圍，但是實(shí)際應(yīng)用過程中，要做到這點(diǎn)非常困難，也會(huì)增加生產(chǎn)的成本和維護(hù)成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的主要問題，提供一種風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑 制裝置，通過檢測風(fēng)力發(fā)電塔架的振動(dòng)狀態(tài)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī) 及葉輪的振動(dòng)頻率避開塔架的共振點(diǎn)，以此方式來抑制小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架共振現(xiàn)象的發(fā)生。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑制裝置，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、塔架、振動(dòng)檢測模塊、全數(shù)字化控制模塊、風(fēng)力發(fā)電變換器、負(fù)載; 其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端與風(fēng)力發(fā)電變換器輸入端相連接，風(fēng)力發(fā)電變換器給負(fù)載供電， 振動(dòng)檢測模塊固定在風(fēng)機(jī)塔架，全數(shù)字化控制模塊與振動(dòng)檢測模塊相連接并連接到風(fēng)力發(fā) 電變換器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電源與風(fēng)力發(fā)電變換器相連接，風(fēng)力發(fā)電變換器將頻率和 幅值都隨風(fēng)速變化的輸出電能變換為滿足要求的電能輸出給負(fù)載。振動(dòng)檢測模塊固定在風(fēng) 機(jī)塔架上用于檢測塔架的振動(dòng)狀態(tài)。全數(shù)字化控制模塊與振動(dòng)檢測模塊相連接，并根據(jù)振 動(dòng)檢測模塊的信號來控制風(fēng)力發(fā)電變換器，以抑制風(fēng)機(jī)塔架的振動(dòng)。所述振動(dòng)檢測模塊由輔助電源、數(shù)字控制核心、信號調(diào)理電路、振動(dòng)傳感器組成。 其中輔助電源與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出相連接，并且為數(shù)字控制核心、信號調(diào)理電路、振動(dòng)傳 感器提供電源。振動(dòng)傳感器輸出信號通過信號調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娖捷斎虢o數(shù)字控制 核心。數(shù)字控制核心通過對振動(dòng)信號的分析識別出塔架振動(dòng)狀態(tài)并通過通訊接口傳遞給全數(shù)字化控制模塊。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型可以避免共振對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)特別是風(fēng)機(jī)塔架所帶來的機(jī)械損 害；2、本實(shí)用新型利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)自身的特點(diǎn)對共振點(diǎn)加以識別和避讓，可以有效降 低因加強(qiáng)塔架強(qiáng)度所帶來的成本。

圖1是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑制裝置框圖；圖2是本實(shí)用新型中振動(dòng)檢測模塊框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1和附圖2對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例 為風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑制裝置至少包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組101、塔架102、振動(dòng)檢測 模塊103、全數(shù)字化控制模塊104、風(fēng)力發(fā)電變換器105和負(fù)載106組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組101安裝在塔架102的頂端，因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組101運(yùn)行過程中所 產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)對塔架102形成周期性的激勵(lì)，如果激勵(lì)的頻率接近塔架102的固有頻率時(shí) 就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，最終會(huì)使振動(dòng)加強(qiáng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使塔架102發(fā)生傾覆。本發(fā)明中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組101輸出端與風(fēng)力發(fā)電變換器105輸入端相連接，風(fēng)力發(fā) 電變換器105將頻率和幅值都隨風(fēng)速變化的輸出電能變換為滿足要求的電能輸出給負(fù)載 106。振動(dòng)檢測模塊103固定在風(fēng)機(jī)塔架102上用于檢測塔架102的振動(dòng)狀態(tài)。全數(shù)字化 控制模塊104與振動(dòng)檢測模塊103相連接，并根據(jù)振動(dòng)檢測模塊103的信號來控制風(fēng)力發(fā) 電變換器105，以抑制風(fēng)機(jī)塔架102的振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)檢測模塊103檢測到振動(dòng)頻率接近風(fēng)機(jī) 塔架102的固有頻率時(shí)，全數(shù)字化控制模塊104根據(jù)實(shí)際負(fù)載106需求調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電變換 器105控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組101的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而避開塔架102共振頻率點(diǎn)。所述振動(dòng)檢測模塊103由輔助電源201、數(shù)字控制核心202、信號調(diào)理電路203、振 動(dòng)傳感器204組成。其中輔助電源201與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組101的輸出相連接當(dāng)風(fēng)速達(dá)到風(fēng)機(jī) 起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)并發(fā)出電能，輔助電源201從中取出部分電能用于振動(dòng)信號的 檢測，即為數(shù)字控制核心202、信號調(diào)理電路203、振動(dòng)傳感器204提供電源。振動(dòng)傳感器 204輸出信號通過信號調(diào)理模塊203轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娖捷斎虢o數(shù)字控制核心202。數(shù)字控 制核心202通過對振動(dòng)信號的分析識別出塔架102振動(dòng)狀態(tài)并通過通訊接口傳遞給全數(shù)字 化控制模塊104。為了減輕全數(shù)字化控制模塊104的計(jì)算量，所有振動(dòng)信號的處理由數(shù)字控 制核心202完成，并將處理結(jié)果傳遞給全數(shù)字化控制模塊104。上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù) 的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 故凡依本實(shí)用新型之精神實(shí)質(zhì)、形狀、原理所作的變化或修飾，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑制裝置，其特征在于至少包括一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(101)、塔架(102)、振動(dòng)檢測模塊(103)、全數(shù)字化控制模塊(104)、風(fēng)力發(fā)電變換器(105)、負(fù)載(106)；其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(101)輸出端與風(fēng)力發(fā)電變換器(105)輸入端相連接，風(fēng)力發(fā)電變換器(105)給負(fù)載(106)供電，振動(dòng)檢測模塊(103)固定在風(fēng)機(jī)塔架(102)，全數(shù)字化控制模塊(104)與振動(dòng)檢測模塊(103)相連接并連接到風(fēng)力發(fā)電變換器(105)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑制裝置，其特征在于所述振動(dòng) 檢測模塊(103)由輔助電源(201)、數(shù)字控制核心(202)、信號調(diào)理電路(203)、振動(dòng)傳感器 (204)組成；其中輔助電源(201)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(101)的輸出相連接，并為數(shù)字控制核心 (202)、信號調(diào)理電路(203)、振動(dòng)傳感器(204)提供電源，振動(dòng)傳感器(204)輸出信號通過 信號調(diào)理模塊(203)轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娖捷斎虢o數(shù)字控制核心(202)，數(shù)字控制核心(202)與 全數(shù)字化控制模塊(104)通訊接口相連接。
專利摘要本實(shí)用新型是一種風(fēng)力發(fā)電塔架共振主動(dòng)抑制裝置，通過檢測風(fēng)力發(fā)電塔架的振動(dòng)狀態(tài)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)及葉輪的振動(dòng)頻率避開塔架的共振點(diǎn)，以此方式來抑制小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架共振現(xiàn)象的發(fā)生。它由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、塔架、振動(dòng)檢測模塊、全數(shù)字化控制模塊、風(fēng)力發(fā)電變換器、負(fù)載構(gòu)成。
文檔編號F03D7/02GK201661421SQ20102012515
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者冬雷, 周韜 申請人:北京凱華網(wǎng)聯(lián)新能源技術(shù)有限公司;冬雷