風(fēng)電機(jī)組及其穩(wěn)定控制裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電機(jī)組及其穩(wěn)定控制裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(以下簡(jiǎn)稱“風(fēng)電機(jī)組”)在運(yùn)行時(shí)，時(shí)而會(huì)受到來自由變化無常的強(qiáng)陣風(fēng)或湍流引起的襲擊，這極易導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組過載荷(風(fēng)電機(jī)組能承受的最大風(fēng)速)而發(fā)生結(jié)構(gòu)的形變，出現(xiàn)倒塌、飛車等事故，嚴(yán)重影響了風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行，減小了風(fēng)電機(jī)組的使用壽命，同時(shí)對(duì)風(fēng)電機(jī)組上的維護(hù)人員帶來巨大的生命威脅。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，可通過風(fēng)電機(jī)組的變槳系統(tǒng)克服一些強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，但由于變槳系統(tǒng)的反應(yīng)速度太慢，存在滯后性，因此不適應(yīng)強(qiáng)陣風(fēng)的瞬間沖擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種風(fēng)電機(jī)組及其穩(wěn)定控制裝置與方法，以避免強(qiáng)陣風(fēng)沖擊對(duì)風(fēng)電機(jī)組帶來的損害。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定控制裝置，包括:設(shè)置在所述風(fēng)電機(jī)組的預(yù)定位置的陀螺儀穩(wěn)定器，以及與所述陀螺儀穩(wěn)定器和所述風(fēng)電機(jī)組的供電主回路連接的控制器;所述控制器用于控制所述陀螺儀穩(wěn)定器旋轉(zhuǎn)，以穩(wěn)定所述預(yù)定位置的載荷;并且，在所述風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于第一閾值時(shí)，控制所述陀螺儀穩(wěn)定器從所述供電主回路中攝取電能，提高所述陀螺儀穩(wěn)定器的轉(zhuǎn)速，將電能存儲(chǔ)為機(jī)械能，以降低所述風(fēng)電機(jī)組輸出至電網(wǎng)的電能;在所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于第二閾值時(shí)，控制所述陀螺儀穩(wěn)定器降低轉(zhuǎn)速，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能釋放至所述風(fēng)電機(jī)組供電主回路中，以提高所述風(fēng)電機(jī)組輸出至電網(wǎng)的電能。
[0006]進(jìn)一步地，所述預(yù)定位置包括:風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙內(nèi)和/或塔筒頂部。
[0007]進(jìn)一步地，所述控制器連接在所述發(fā)電機(jī)及所述電網(wǎng)之間，或連接在風(fēng)電機(jī)組變流器的直流側(cè)。
[0008]進(jìn)一步地，所述陀螺儀穩(wěn)定器為兩自由度陀螺儀穩(wěn)定器或三自由度陀螺儀穩(wěn)定器。
[0009]本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)電機(jī)組，包括依次連接的發(fā)電機(jī)、如前所述的風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定控制裝置及變流器。
[0010]本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種應(yīng)用于如前所述的風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定控制裝置執(zhí)行的風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定控制方法，所述方法包括:所述控制器控制所述陀螺儀穩(wěn)定器旋轉(zhuǎn)，以穩(wěn)定所述預(yù)定位置的載荷;并且，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于第一閾值時(shí)，控制所述陀螺儀穩(wěn)定器從所述風(fēng)電機(jī)組供電主回路中攝取電能，提高所述陀螺儀穩(wěn)定器的轉(zhuǎn)速，將電能存儲(chǔ)為機(jī)械能，以降低所述風(fēng)電機(jī)組輸出至電網(wǎng)的電能;在所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于第二閾值時(shí)，控制所述陀螺儀穩(wěn)定器降低轉(zhuǎn)速，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能釋放至所述風(fēng)電機(jī)組供電主回路中，以提高所述風(fēng)電機(jī)組輸出至電網(wǎng)的電能。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)電機(jī)組及其穩(wěn)定控制裝置與方法，通過在風(fēng)電機(jī)組的載荷關(guān)鍵點(diǎn)位置安裝陀螺儀穩(wěn)定器，以避免強(qiáng)陣風(fēng)沖擊對(duì)風(fēng)電機(jī)組帶來的損害；同時(shí)將陀螺儀穩(wěn)定器通過控制器與風(fēng)電機(jī)組供電主回路連接，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存和釋放能量，提高了風(fēng)電機(jī)組輸出功率的穩(wěn)定性，保障了電能質(zhì)量。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明示出的在風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)安裝的陀螺儀穩(wěn)定器的一個(gè)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明示出的在風(fēng)電機(jī)組塔筒頂部安裝的陀螺儀穩(wěn)定器的一個(gè)示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定控制裝置控制原理一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定控制裝置控制原理另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0016]附圖標(biāo)號(hào)說明
[0017]1-陀螺儀穩(wěn)定器;2-控制器;3-變流器;4-變壓器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組及其穩(wěn)定控制裝置與方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]實(shí)施例一
[0020]本實(shí)施例提供了一種風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定控制裝置，該穩(wěn)定控制裝置包括:設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組的預(yù)定位置的陀螺儀穩(wěn)定器I，以及與陀螺儀穩(wěn)定器I和風(fēng)電機(jī)組供電主回路連接的控制器2。如圖1和圖2所示，分別示出了在預(yù)定位置如風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙內(nèi)、塔筒頂部安裝了陀螺儀穩(wěn)定器I的場(chǎng)景示意圖。
[0021]具體地，陀螺儀穩(wěn)定器I是用高速回轉(zhuǎn)體的動(dòng)量矩敏感殼體相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，其主要部分是一個(gè)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸以極高角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子裝在一支架內(nèi)；在通過轉(zhuǎn)子中心軸上加一內(nèi)環(huán)架，那么陀螺儀就可環(huán)繞平面兩軸作自由運(yùn)動(dòng)，此為二自由度陀螺儀穩(wěn)定器I;如果在內(nèi)環(huán)架外再加上一外環(huán)架，這時(shí)陀螺儀穩(wěn)定器I有兩個(gè)平衡環(huán)，可以環(huán)繞平面三軸作自由運(yùn)動(dòng)，此為三自由度陀螺儀穩(wěn)定器I。
[0022]在使用陀螺儀穩(wěn)定器I時(shí)，將其固定安裝在某一設(shè)備或裝置上，當(dāng)該設(shè)備或裝置前后左右擺動(dòng)時(shí)，陀螺儀穩(wěn)定器I內(nèi)的轉(zhuǎn)子會(huì)高速旋轉(zhuǎn)并自由的擺動(dòng)，轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力矩方向和設(shè)備或裝置擺動(dòng)的方向相反，故阻礙其擺動(dòng)，因此陀螺儀穩(wěn)定器I的作用為穩(wěn)定設(shè)備或裝置，避免其擺動(dòng)的幅度過大，影響運(yùn)行的安全性。
[0023]如圖1所示，為本發(fā)明示出的在風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)安裝的陀螺儀穩(wěn)定器的一個(gè)示意圖，在風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)艙的主要工作是在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)對(duì)風(fēng)的角度，改變風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，因此機(jī)艙的運(yùn)動(dòng)范圍大多在一個(gè)平面內(nèi)，則采用二自由度陀螺儀穩(wěn)定器I即可滿足穩(wěn)定需求，當(dāng)然也可以采用三自由度陀螺儀穩(wěn)定器I。
[0024]如圖2所示，為本發(fā)明示出的在風(fēng)電機(jī)組塔筒頂部安裝的陀螺儀穩(wěn)定器的一個(gè)示意圖，在強(qiáng)陣風(fēng)的瞬間沖擊下，塔筒的頂部擺動(dòng)的幅度最大，而且向各個(gè)方向都會(huì)擺動(dòng)，因此在塔筒頂部安裝一個(gè)三自由度陀螺儀穩(wěn)定器1，以滿足任意方向的穩(wěn)定需要，可有效的遏制塔筒的擺動(dòng)。
[0025]控制器2用于控制陀螺儀穩(wěn)定器I旋轉(zhuǎn)，以穩(wěn)定相應(yīng)預(yù)定位置的載荷。在本實(shí)施例，陀螺儀穩(wěn)定器I除了具有穩(wěn)定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)載荷的作用外，還肩負(fù)調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組供電主回路電能的作用。
[0026]具體地，在風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于第一閾值時(shí)，控制器2控制陀螺儀穩(wěn)定器I從供電主回路中攝取電能，提高陀螺儀穩(wěn)定器I的轉(zhuǎn)速，將電能存儲(chǔ)為機(jī)械能，以降低風(fēng)電機(jī)組輸出至電網(wǎng)的電能；在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于第二閾值時(shí)，控制陀螺儀穩(wěn)定器I降低轉(zhuǎn)速，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能釋放至風(fēng)電機(jī)組供電主回路中，以提高風(fēng)電機(jī)組輸出至電網(wǎng)的電能。
[0027]圖3和圖4分別示出了控制器2接入風(fēng)電機(jī)組供電主回路時(shí)對(duì)應(yīng)的控制原理示意圖。
[0028]具體地，上述供電主回路為從風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)、變流器3、變壓器4到電網(wǎng)組成的回路。
[0029]在圖3中，控制器2接入的位置為變流器3中整流器和逆變器之間的直流側(cè)。
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