基于转矩实时观测叶轮疲劳寿命的在线估计装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105958886A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610320171.1(51)Int.Cl.(22)申请日2016.05.13H02P21/13(2006.01)H02P21/14(2016.01)(71)申请人国家电网公司地址100031北京市西城区白广路二条1号申请人国网山东省电力公司电力科学研究院许继集团有限公司哈尔滨工业大学黑龙江科技大学许昌许继风电科技有限公司(72)发明人杨荣峰苏勋文张学广徐殿国张磊孙运涛(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人岳昕权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称基于转矩实时观测叶轮疲劳寿命的在线估计装置及方法(57)摘要基于转矩实时观测叶轮疲劳寿命的在线估计装置及方法，涉及双馈型风电机组的智能化健康状态评估技术。为了解决现有的技术不适用于评估叶轮疲劳寿命的问题。将软件模拟分析得到的叶轮实际转动惯量转换为叶轮等效转动惯量；由基于旋转坐标变换或基于电磁功率计算得到的发电机电磁转矩，获到发电机的输入转矩；结合转速传感器得到的发电机转速，得到叶轮气动转矩，通过雨流量法根据叶轮气动转矩得到叶轮载荷谱，根据叶轮载荷谱和叶轮参考载荷谱，评估叶轮疲劳寿命。本方法简单易行，不通过额外传感器，降低了成本，提高了可靠性。本发明适用于叶轮疲劳寿命的在线估计。CN105958886ACN105958886A权利要求书1/3页1.基于转矩实时观测叶轮疲劳寿命的在线估计装置，其特征在于，该装置包括电压传感器(1)、电流传感器(2)、两相静止坐标变换器(3)、第一转矩观测器(9)、电机输入转矩计算器(11)、叶轮转矩计算器(12)、叶轮载荷谱生成器(13)、叶轮疲劳寿命估计器(14)和转速传感器(15)；所述电压传感器(1)感应定子侧的三相电压和转子侧的三相电压，所述电流传感器(2)感应定子侧的三相电流和转子侧的三相电流；电压传感器(1)的输出端与两相静止坐标变换器(3)的电压输入端相连，电流传感器(2)的输出端与两相静止坐标变换器(3)的电流输入端相连；两相静止坐标变换器(3)的输出端与第一转矩观测器(9)的电信号输入端相连；第一转矩观测器(9)的输出端与电机输入转矩计算器(11)的电磁转矩输入端相连；电机输入转矩计算器(11)的输出端与叶轮转矩计算器(12)的电机输入转矩输入端相连；转速传感器(15)感应发电机转速，转速传感器(15)的三个输出端分别与第一转矩观测器(9)的发电机转速输入端、电机输入转矩计算器(11)的发电机转速输入端和叶轮转矩计算器(12)的发电机转速输入端相连；叶轮转矩计算器(12)的输出端与叶轮载荷谱生成器(13)的输入端相连；叶轮载荷谱生成器(13)的输出端与叶轮疲劳寿命估计器(14)的输入端相连。2.基于转矩实时观测叶轮疲劳寿命的在线估计装置，其特征在于，该装置包括电压传感器(1)、电流传感器(2)、旋转坐标变换器(4)、锁相环(5)、光电编码器(6)、积分器(7)、减法器(8)、第二矩阵观测器(10)、电机输入转矩计算器(11)、叶轮转矩计算器(12)、叶轮载荷谱生成器(13)和叶轮疲劳寿命估计器(14)；所述电压传感器(1)感应定子侧的三相电压，所述电流传感器(2)感应定子侧的三相电流和转子侧的三相电流；电流传感器(2)的输出端与旋转坐标变换器(4)的电流输入端相连；电压传感器(1)的定子三相电压输出端与锁相环(5)的输入端相连；锁相环(5)的定子电压旋转角度输出端分别与旋转坐标变换器(4)的定子电压旋转角度输入端和减法器(8)的定子电压旋转角度输入端相连；光电编码器(6)采集电机转子机械转速，光电编码器(6)的转子机械转速输出端与积分器(7)的输入端相连；积分器(7)的转子机械角度输出端与减法器(8)的转子机械角度输入端相连；减法器(8)的转子同步旋转角度输出端与旋转坐标变换器(4)的转子同步旋转角度输入端相连；旋转坐标变换器(4)输出端与第二转矩观测器(10)的电信号输入端相连；第二转矩观测器(10)的输出端与电机输入转矩计算器(11)的电磁转矩输入端相连；电机输入转矩计算器(11)的输出端与叶轮转矩计算器(12)的电机输入转矩输入端相连；转速传感器(15)感应发电机转速，转速传感器(15)的两个输出端分别与电机输入转矩计算器(11)的发电机转速输入端和叶轮转矩计算器(12)的发电机转速输入端相连；叶轮转矩计算器(12)的输出端与叶轮载荷谱生成器(13)的输入端相连；2CN105958886A权利要求书2/3页叶轮载荷谱生成器(13)的输出端与叶轮疲劳寿命估计器(14)的输入端相连。3.根据权利要求1所述的基于转矩实时观测叶轮疲劳寿命的在线估计装