一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，尤其涉及一種可以降低機組機械振動、延長機組的壽命，增強機組電氣信號穩(wěn)定性和可靠性的電動柔性變槳控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
在水平軸大型風(fēng)力發(fā)電機組中普遍采用全翼展槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這種槳葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要完成葉片槳距角的調(diào)節(jié)，控制葉片的槳距角，在額定風(fēng)速之下，保持最大風(fēng)能捕獲效率，在額定風(fēng)速以上時，通過葉片槳距角的調(diào)節(jié)，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速能夠較好安全地、穩(wěn)定地在額定值附近運轉(zhuǎn)。在需要剎車時，槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)將葉片旋轉(zhuǎn)到90°，此時整個槳葉變?yōu)橐粔K阻尼板，系統(tǒng)利用空氣阻力使風(fēng)輪停止旋轉(zhuǎn)。槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和驅(qū)動機構(gòu)兩部分，根據(jù)驅(qū)動機構(gòu)的方式，可以分為電機驅(qū)動系統(tǒng)和液壓驅(qū)動系統(tǒng)。目前，大功率大型風(fēng)力發(fā)電機組主要采用電機驅(qū)動的槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)。目前電機驅(qū)動的槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制方法是通過通訊方式接受來自風(fēng)機控制器的角度命令和槳距調(diào)節(jié)速度命令，變槳驅(qū)動系統(tǒng)控制器將風(fēng)機控制器的角度命令和速度信號合成單一的速度信號傳輸給槳葉驅(qū)動系統(tǒng)。在風(fēng)機一旦發(fā)生安全信號缺失的時候，機組就觸發(fā)電池收槳方式，采用備用電源直接將風(fēng)機槳葉旋轉(zhuǎn)到順槳位置。但是由于風(fēng)切邊、湍流等效應(yīng)、葉片的重心、離心力、葉片的慣性等因素，葉片容易收到強大的瞬時機械沖擊，這種剛性的收槳方式會導(dǎo)致葉片和相關(guān)的結(jié)構(gòu)件和驅(qū)動裝置產(chǎn)品產(chǎn)生疲勞損傷，風(fēng)輪直徑越大這種疲勞損害程度也越明顯，這將大大降低風(fēng)力發(fā)電機組的使用壽命和風(fēng)力發(fā)電機組的安全性和可靠性。
中國專利，專利號為CN 102011694，專利名稱為《變槳控制系統(tǒng)》，公開了一種備用電源電壓不足時進行收槳的方法，通過切換電源的技術(shù)，實現(xiàn)了葉片的收槳。該專利已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了變槳控制系統(tǒng)頻繁使用備用電源收槳的壞處，采用了切換備用電源的技術(shù)來避免這個情況。但是并未從根本上解決問題，如何降低備用電源的使用頻次；使用備用電源收槳風(fēng)力發(fā)電機組葉片、塔筒、齒輪箱等大部件本身受到的機械沖擊問題并未解決。
[0006]中國專利，專利號為CN101476541，專利名稱為《用于風(fēng)力發(fā)電機組的獨立變槳控制系統(tǒng)及控制方法》公開了一種變槳控制速度給定的方法，該方法通過采集風(fēng)機功率信號，輪轂轉(zhuǎn)速信號，葉輪位置信號，槳葉振動信號經(jīng)瞬態(tài)沖擊載荷補償控制器處理形成槳葉的變槳補償值，在同風(fēng)機功率控制器的變槳角度，周期性不均勻載荷補償控制器輸出耦合成一個正確的變槳控制設(shè)定值，改過程復(fù)雜，安裝在葉片根部的振動傳感器成本高，并對安裝技術(shù)提出了較高的要求；同時該方法也僅適用于以變頻器驅(qū)動的變槳控制系統(tǒng)。
[0007]中國專利，專利號為CN102269126，專利名稱為《一種電動變槳距系統(tǒng)》，公開了在葉片根部的螺母上安裝傳感器的方法來擬合收槳速度的一種方法。該方法在實際運用中，很難找合適的傳感器，線路較多，在實際應(yīng)用中較難實現(xiàn)。
因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，可以降低機組運行中收到的機械沖擊，延長機組壽命，同時增強機組電氣信號的穩(wěn)定性和可靠性，并延長機組備用電源使用壽命。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供的一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方案:
一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)機控制器、柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動執(zhí)行器及傳動鏈振動檢測系統(tǒng)；
所述風(fēng)機控制器發(fā)出葉片角度信號和葉片速度信號；
所述柔性變槳控制器用于接收風(fēng)機控制器發(fā)出的葉片角度信號和速度信號并將其合成為單一速度信號；
所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器通過由單一速度信號和傳感器信號合成的葉片速度信號驅(qū)動葉片變槳；
所述傳動鏈振動檢測安裝位于機組傳動鏈上。
進一步地，所述風(fēng)機控制器與所述柔性變槳控制器連接，所述柔性變槳控制器與所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器連接，所述傳動鏈振動檢測系統(tǒng)與所述柔性變槳控制器連接，所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器與葉片連接。
進一步地，所述柔性變槳控制器的給定速度信號缺失時，這個缺失信息就傳輸給葉片驅(qū)動執(zhí)行器。
進一步地，失去調(diào)和給定速度信號時，葉片驅(qū)動執(zhí)行器通過角度信號開關(guān)，按照事先仿真計算的速度曲線逐步降低葉片的收槳速度，最終讓葉片處于安全順槳位置。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的電動柔性變槳控制系統(tǒng)在機組的傳動鏈上安裝有振動檢測系統(tǒng)，利用傳動鏈的機械振動信息修正柔性變槳控制器合成的單一速度信號來控制葉片驅(qū)動執(zhí)行器，這大大降低了由于風(fēng)速急速切變引起機組受到的機械沖擊；柔性變槳控制器控制葉片驅(qū)動執(zhí)行器，在由于機組故障原因引起柔性變槳控制器速度給定信號丟失時，葉片驅(qū)動執(zhí)行器啟動啟用經(jīng)過驗證的曲線進行收槳；在電網(wǎng)斷電的時候，葉片驅(qū)動執(zhí)行器啟用備用電源進行收槳。
【附圖說明】
圖1為本發(fā)明實施例所述的一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例所述的速度給定信號缺失時的電氣信號示意圖。
【具體實施方式】
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例提供給的一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)進行詳細(xì)描述。如圖1、2所示，本發(fā)明實施例提供的一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)機控制器、柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動執(zhí)行器及傳動鏈振動檢測系統(tǒng)；
所述風(fēng)機控制器發(fā)出葉片角度信號和葉片速度信號；
所述柔性變槳控制器用于接收風(fēng)機控制器發(fā)出的葉片角度信號和速度信號并將其合成為單一速度信號；
所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器通過由單一速度信號和傳感器信號合成的葉片速度信號驅(qū)動葉片變槳；
所述傳動鏈振動檢測安裝位于機組傳動鏈上。
進一步地，所述風(fēng)機控制器與所述柔性變槳控制器連接，所述柔性變槳控制器與所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器連接，所述傳動鏈振動檢測系統(tǒng)與所述柔性變槳控制器連接，所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器與葉片連接。
進一步地，所述柔性變槳控制器的給定速度信號缺失時，這個缺失信息就傳輸給葉片驅(qū)動執(zhí)行器。
進一步地，失去調(diào)和給定速度信號時，葉片驅(qū)動執(zhí)行器通過角度信號開關(guān)，按照事先仿真計算的速度曲線逐步降低葉片的收槳速度，最終讓葉片處于安全順槳位置。
具有風(fēng)機控制器、用于接收風(fēng)機控制器發(fā)出的葉片角度信號和葉片角度信號并將其合成單一速度信號的柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動執(zhí)行器、傳動鏈振動檢測系統(tǒng)，葉片驅(qū)動執(zhí)行器通過單一速度信號控制葉片的槳距角。由于傳動鏈振動系統(tǒng)修正了的單一速度信號，大大降低了機組在運行時的機械沖擊，延長了機組的機械壽命。當(dāng)柔性變槳控制器給定的速度信號缺失時，葉片驅(qū)動控制器根據(jù)風(fēng)機的啟動特性確定速度驅(qū)動葉片收槳，當(dāng)葉片到達(dá)給定的角度位置時，葉片驅(qū)動器接受位置信號，按預(yù)先設(shè)計好的加速度(根據(jù)機組的機械特性仿真和計算)降低葉片的收槳速度，最終讓葉片停止于安全的順槳位置。由于根據(jù)機組的機械特性計算，在安全的范圍下，盡可能的降低了機組收到的機械沖擊。當(dāng)機組在電網(wǎng)掉電的時候，采用備用電源驅(qū)動葉片驅(qū)動執(zhí)行器收槳，極大的降低了電池的使用頻率，延長了備用電池的使用壽命。
實現(xiàn)本系統(tǒng)包括如下硬件需求:變槳主控制單元、與所述變槳主控制單元相連接的伺服驅(qū)動系統(tǒng)、與所述伺服驅(qū)動系統(tǒng)相連接的變槳執(zhí)行單元、地面控制單元、與所述伺服驅(qū)動系統(tǒng)相連接的第一無線收發(fā)模塊以及與所述第一無線收發(fā)模塊進行無線通信的第二無線收發(fā)模塊，所述變槳主控制單元控制所述伺服驅(qū)動系統(tǒng)并與其進行信息交互，所述伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制所述變槳執(zhí)行單元并與其進行信息交互，所述地面控制單元控制所述第二無線收發(fā)模塊。所述第一無線收發(fā)模塊、第二無線收發(fā)模塊采用頻移鍵控或者高斯頻移鍵控調(diào)試模式。所述變槳執(zhí)行單元包括變槳電機以及與所述變槳電機相連接的減速機構(gòu)。所述地面控制單元為風(fēng)場中央監(jiān)控室的主機。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的電動柔性變槳控制系統(tǒng)在機組的傳動鏈上安裝有振動檢測系統(tǒng)，利用傳動鏈的機械振動信息修正柔性變槳控制器合成的單一速度信號來控制葉片驅(qū)動執(zhí)行器，這大大降低了由于風(fēng)速急速切變引起機組受到的機械沖擊；柔性變槳控制器控制葉片驅(qū)動執(zhí)行器，在由于機組故障原因引起柔性變槳控制器速度給定信號丟失時，葉片驅(qū)動執(zhí)行器啟動啟用經(jīng)過驗證的曲線進行收槳；在電網(wǎng)斷電的時候，葉片驅(qū)動執(zhí)行器啟用備用電源進行收槳。
以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)機控制器、柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動執(zhí)行器及傳動鏈振動檢測系統(tǒng)； 所述風(fēng)機控制器發(fā)出葉片角度信號和葉片速度信號； 所述柔性變槳控制器用于接收風(fēng)機控制器發(fā)出的葉片角度信號和速度信號并將其合成為單一速度信號； 所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器通過由單一速度信號和傳感器信號合成的葉片速度信號驅(qū)動葉片變槳； 所述傳動鏈振動檢測安裝位于機組傳動鏈上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機控制器與所述柔性變槳控制器連接，所述柔性變槳控制器與所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器連接，所述傳動鏈振動檢測系統(tǒng)與所述柔性變槳控制器連接，所述葉片驅(qū)動執(zhí)行器與葉片連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性變槳控制器的給定速度信號缺失時，這個缺失信息就傳輸給葉片驅(qū)動執(zhí)行器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，失去調(diào)和給定速度信號時，葉片驅(qū)動執(zhí)行器通過角度信號開關(guān)，按照事先仿真計算的速度曲線逐步降低葉片的收槳速度，最終讓葉片處于安全順槳位置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)機控制器、柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動執(zhí)行器及傳動鏈振動檢測系統(tǒng)；風(fēng)機控制器發(fā)出葉片角度信號和葉片速度信號；柔性變槳控制器用于接收風(fēng)機控制器發(fā)出的葉片角度信號和速度信號并將其合成為單一速度信號；葉片驅(qū)動執(zhí)行器通過由單一速度信號和傳感器信號合成的葉片速度信號驅(qū)動葉片變槳。本發(fā)明的電動柔性變槳控制系統(tǒng)利用傳動鏈的機械振動信息修正柔性變槳控制器合成的單一速度信號來控制葉片驅(qū)動執(zhí)行器，降低由于風(fēng)速急速切變引起機組受到的機械沖擊；柔性變槳控制器控制葉片驅(qū)動執(zhí)行器，在由于機組故障原因引起柔性變槳控制器速度給定信號丟失時，葉片驅(qū)動執(zhí)行器啟用經(jīng)過驗證的曲線進行收槳。
【IPC分類】F03D7-00
【公開號】CN104747372
【申請?zhí)枴緾N201510189380
【發(fā)明人】謝歆, 高明強, 譚維
【申請人】常州易驅(qū)動電氣科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月20日