一种风电机组智能变桨系统及变桨方法.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(10)申请公布号CNCN103629048103629048A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310707146.5(22)申请日2013.12.20(71)申请人济南轨道交通装备有限责任公司地址250000山东省济南市槐荫区槐村街73号(72)发明人鲁効平(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218代理人李桂存(51)Int.Cl.F03D7/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种风电机组智能变桨系统及变桨方法(57)摘要本发明公开了一种风电机组智能变桨系统及变桨方法，该系统包括后备能源、轮毂转速传感器和分别控制风电机组若干个叶片改变桨距角的若干套变桨装置，变桨装置套数与叶片个数一致并且变桨装置与叶片一一对应，每套变桨装置包括变桨驱动控制单元以及与变桨驱动控制单元连接的变桨作动器和变桨角度传感器，轮毂转速传感器和变桨驱动控制单元设置在轮毂内。该方法是将风电机组转速控制算法从主控制器转移到变桨系统自身的变桨驱动控制单元中，取消了传统变桨系统中的变桨PLC和变桨滑环中的实时控制信号，降低变桨滑环通讯的故障率，减少变桨控制器的对于转速控制的响应时间，减少了变桨滑环的成本。CN103629048ACN10362948ACN103629048A权利要求书1/1页1.一种风电机组智能变桨系统，其特征在于：包括后备能源、轮毂转速传感器和分别控制风电机组若干个叶片改变桨距角的若干套变桨装置，变桨装置套数与叶片个数一致并且变桨装置与叶片一一对应，每套变桨装置包括变桨驱动控制单元以及与变桨驱动控制单元连接的变桨作动器和变桨角度传感器，所述轮毂转速传感器和变桨驱动控制单元设置在轮毂内，变桨作动器通过传动机构分别对应连接叶片，变桨角度传感器分别对应设置在叶片内圈。2.根据权利要求1所述风电机组智能变桨装置，其特征在于：所述变桨驱动控制单元直接信号连接有机组主控制器。3.根据权利要求1所述风电机组智能变桨装置，其特征在于：所述变桨驱动控制单元采用运动控制器或者工业控制板卡，变桨作动器采用带位置反馈的伺服电机，后备能源采用蓄电池或超级电容，变桨作动器上安装有位置传感器。4.根据权利要求1所述风电机组智能变桨装置，其特征在于：所述变桨作动器采用阀控缸，后备能源采用蓄能器。5.根据权利要求1所述风电机组智能变桨装置，其特征在于：所述风机轮毂内齿圈边上设置有两个限位开关，所述限位开关信号连接变桨控制器。6.一种根据权利要求1所述风电机组智能变桨装置的变桨方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，轮毂转速传感器实时检测风机低速轴的转速，并将转速测量值传送给所有变桨驱动控制单元，每个变桨驱动控制单元将转速测量值与转速目标值进行比对，并通过转速控制程序计算出对应的每个叶片的变桨角度目标值；步骤2，变桨驱动控制单元根据变桨角度目标值通过变桨角度控制程序计算出变桨速度目标值，作动器控制程序根据变桨速度目标值计算出变桨作动器需要输出的力矩，并下发给功率模块；功率模块输出相应的电流或者电压，驱动变桨作动器输出做功；步骤3，各个变桨作动器带动各自对应的叶片转动，调整叶片的桨距角至变桨角度目标值。7.根据权利要求6所述风电机组智能变桨装置的变桨方法，其特征在于：在步骤3中，变桨驱动控制单元接收变桨作动器的位置传感器检测的位移信息并转换成叶片变桨角度测量值Ⅰ，变桨角度测量值Ⅰ与变桨角度传感器检测的变桨角度测量值Ⅱ进行比对，如果不一致，则报故障并停机。2CN103629048A说明书1/4页一种风电机组智能变桨系统及变桨方法技术领域[0001]本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电机组智能变桨系统及变桨方法。背景技术[0002]我国风能资源丰富，风电发展迅速，目前风电装备制造业已跻身世界前列。变桨系统是风电机组的重要组成部分，是实现机组功率稳定和安全运行的主要部件。变桨系统主要在额定风速以上时动作，主控制器会根据风速变化驱动变桨系统，动态的改变三个叶片的节距角，控制作用在风轮上的空气力矩，使风轮转速维持在额定值。变桨系统同时也是机组停机刹车的主要执行机构，风机停机时，变桨系统驱动三个叶片按照预设好的速率顺桨，直到桨距角到达90°。[0003]传统的设计中，转速控制算法在机组的主控制器中实现，主控制器中的转速控制策略根据当前的转速计算出叶片的变桨角度目标值，并通过通讯方式下发给变桨系统的控制器，变桨系统按照变桨角度目标值驱动叶片旋转相应的角度，改变整个风轮上的空气力矩，完成对转速的闭环控制。[0004]传统的变桨系统存在响应慢、故障频繁、可靠性差等弊端，这是由于变桨系统安装在轮毂内，属于旋转部件，主控制