一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型是有關(guān)于一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，包括加速度信號傳感器、濾波器、陷波器及PID控制器，加速度信號傳感器的輸入端與塔筒連接，輸出端依次連接濾波器和陷波器，陷波器的輸出端連接PID控制器，PID控制器的輸出端輸出電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號。本實用新型克服了海洋能發(fā)電機(jī)組對水流速度變化引起的塔筒左右振動過大的問題，實現(xiàn)了海流能發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運行，對減少海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒以及其他相關(guān)部件的維護(hù)成本。
【專利說明】 一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)電機(jī)組調(diào)控領(lǐng)域，特別是涉及一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海流能發(fā)電機(jī)組利用潮汐洋流現(xiàn)象產(chǎn)生的海水流動進(jìn)行發(fā)電，有效的利用我國沿海地區(qū)的海流能，可以創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)價值，成為新能源開發(fā)利用的一個新技術(shù)。海流能發(fā)電機(jī)組通常采取水平軸機(jī)構(gòu)，機(jī)組安裝于海平面以下，在輪轂處連接葉片。當(dāng)海水流動經(jīng)過葉片的時候帶動葉片旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動傳動鏈中的低速軸和齒輪箱，進(jìn)而驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。
[0003]海流能發(fā)電機(jī)組的葉輪處的海流速度會受到海面波浪的動能和勢能以及葉輪處海流動能的影響，與波浪的高度、波浪的運動周期、海平面以下分布的水平壓強(qiáng)梯度、地轉(zhuǎn)偏向力以及海水密度等因素相關(guān)，造成葉輪處海流速度變化明顯，使葉片受到波動變化的海流扭矩。另外由于葉片在水中旋轉(zhuǎn)，容易出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生破裂的氣泡沖擊葉片表面，也會造成葉片受到的海流扭矩變化。這會產(chǎn)生作用于葉輪表面的左右方向上變化的推力以及傳動鏈左右方向上變化的扭矩，將使得海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒在機(jī)組運行的過程中在左右方向上產(chǎn)生較大的振動，因此機(jī)組塔筒的極限載荷和偏勞載荷將會過高。
[0004]如何能創(chuàng)設(shè)一種能減少由于塔筒振動引起的機(jī)組其他部件的振動、提高發(fā)電機(jī)組運行壽命的新的海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，實屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，使其減小塔筒的振動，降低塔筒及其他相關(guān)部件載荷，提高發(fā)電機(jī)組的運行壽命，從而克服現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動引起的機(jī)組其他部件的振動，降低機(jī)組的運行壽命的不足。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，包括加速度信號傳感器、濾波器、陷波器及PID控制器，加速度信號傳感器的輸入端與塔筒連接，輸出端依次連接濾波器和陷波器，陷波器的輸出端連接PID控制器，PID控制器的輸出端輸出電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號。
[0007]作為一種改進(jìn)，所述的濾波器包括兩個串聯(lián)的濾波器。
[0008]所述的濾波器為低通濾波器。
[0009]所述的加速度信號傳感器為伺服式加速度傳感器。
[0010]本實用新型還涉及應(yīng)用上述海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)的海流能發(fā)電機(jī)組塔筒。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述的海流能發(fā)電機(jī)組有三個葉片。
[0012]采用這樣的設(shè)計后，本實用新型至少具有以下優(yōu)點:[0013]1、本實用新型提出的風(fēng)力海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制，在機(jī)組葉片處海流速度變化時，將塔架左右振動加速度通過信號測量和處理以及加速度信號控制輸出電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號，減小塔筒因流速變化引起的左右振動，降低了塔筒的載荷，滿足了海洋能發(fā)電機(jī)組控制性能和機(jī)組運行壽命的要求。
[0014]2、克服了海洋能發(fā)電機(jī)組對水流速度變化引起的塔筒左右振動過大的問題，實現(xiàn)了海流能發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運行，對減少海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒以及其他相關(guān)部件的維護(hù)成本，提高其工作性能和運行時間有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0016]圖1是本實用新型一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]參照圖1所示，本實用新型所提供的海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，包括加速度信號傳感器、濾波器、陷波器及PID控制器，加速度信號傳感器的輸入端與塔筒連接，輸出端依次連接濾波器和陷波器，陷波器的輸出端連接PID控制器，PID控制器的輸出端輸出電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號。
[0018]下面對本實用新型提供的海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)做進(jìn)一步解釋。 [0019]首先在海洋能發(fā)電機(jī)組的塔頂處安裝塔筒左右加速度信號傳感器，將機(jī)艙振動的機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號，從而對塔筒左右加速度信號的數(shù)值進(jìn)行測量和記錄。較優(yōu)的，本海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒控制系統(tǒng)采用伺服式加速度傳感器，傳感器的振動系統(tǒng)連接著一個電磁線圈，在測量得到塔筒左右方向的加速度輸入信號時，質(zhì)量測點偏離平衡位置，該位移大小經(jīng)伺服放大器放大后轉(zhuǎn)換為電流輸出，通過電磁線圈產(chǎn)生電磁信號，即完成對塔筒左右加速度的測量。海洋能發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙工作環(huán)境受到海水密度變化，海水腐蝕性以及溫度變化等方面的影響，伺服加速度傳感器能夠在閉環(huán)狀態(tài)下工作，增強(qiáng)了抗干擾的能力，提高測量精度和動態(tài)性能。
[0020]塔筒左右加速度信號處理系統(tǒng)接收塔筒左右加速度信號傳感器采集到的信號。信號處理系統(tǒng)包括濾波器和陷波器，濾波器優(yōu)選為兩個低通濾波器。
[0021]由于塔筒左右加速度信號傳感器測量出的加速度信號會受到測量過程中噪聲的影響，所以在加速度信號傳感器之后連接兩個低通濾波器和一個陷波器。
[0022]具體的，海流能發(fā)電機(jī)組一般具有三個葉片，在葉片旋轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)速三倍頻和轉(zhuǎn)速六倍頻處會產(chǎn)生較大的噪聲。
[0023]所以在加速度信號傳感器之后連接兩個低通濾波器，低通濾波器I主要對采集到




Hf
的加速度信號進(jìn)行轉(zhuǎn)速三倍頻噪聲的濾波。其傳遞函數(shù)計算公式為:，π --其



J' + ZZ1W1S+ Mf ,
中S為拉普拉斯變換變量，Z1為低通濾波器I的阻尼系數(shù)，W1為低通濾波器I的頻率。
[0024]低通濾波器II主要對采集到的加速度信號進(jìn)行轉(zhuǎn)速六倍頻噪聲的濾波。其傳遞函數(shù)的計算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，其特征在于:包括加速度信號傳感器、濾波器、陷波器及PID控制器，加速度信號傳感器的輸入端與塔筒連接，輸出端依次連接濾波器和陷波器，陷波器的輸出端連接PID控制器，PID控制器的輸出端輸出電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的濾波器包括兩個串聯(lián)的濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的濾波器為低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋能發(fā)電機(jī)組塔筒左右振動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的加速度信號傳感器為伺服式加速度傳感器。
【文檔編號】G05D19/02GK203480332SQ201320552433
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】吳行健, 李強(qiáng) 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司