比例阀控液压马达独立变桨距系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102536649A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102536649A(43)申请公布日2012.07.04(21)申请号201110447352.8(22)申请日2011.12.28(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人孔祥东李昊艾超俞滨宋豫(74)专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所13116代理人崔凤英(51)Int.Cl.F03D7/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图22页(54)发明名称比例阀控液压马达独立变桨距系统(57)摘要本发明涉及变桨距风力发电领域，特别涉及一种用于控制风力机桨叶桨距角的变桨距控制系统，包括：检测单元，用以检测桨叶桨距角、风轮转速和发电机转子转速；独立变桨距控制单元，用以根据检测单元检测到的桨叶桨距角和风轮转速和发电机转子转速信号，判断风速与切入风速关系，并根据各桨叶的叶根载荷，获得各个桨叶所需的桨距角，并输出相应的控制信号；以及变桨距执行单元，根据独立变桨距控制单元输出的控制信号，通过分别独立调节各桨叶的桨距角。本发明通过独立的液压系统来控制各个桨叶的桨距角，结构简单便于同步控制，可避免现有的独立变桨距系统的控制机构复杂和可维护性差等缺点，具有桨距角控制精度高、响应快、扭矩大的优点。CN10253649ACN102536649A权利要求书1/1页1.比例阀控液压马达独立变桨距系统，包括：检测单元，用以检测桨叶桨距角、风轮转速和发电机转子转速；独立变桨距控制单元，用以根据检测单元检测到的桨叶桨距角和风轮转速和发电机转子转速信号，判断风速与切入风速关系，并根据各桨叶的叶根载荷，获得各个桨叶所需的桨距角，并输出相应的控制信号；以及变桨距执行单元，根据独立变桨距控制单元输出的控制信号，分别独立调节各桨叶的桨距角。2.如权利要求1所述的比例阀控液压马达独立变桨距系统，其特征在于：所述变桨距执行单元包括比例阀控液压系统，每一风轮对应的一套比例阀控液压系统，通过控制比例阀控液压系统中的液压马达的输出转矩和转角来驱动桨叶轮毂内齿圈转动，带动桨叶旋转达到所需的桨距角。3.如权利要求1或2所述的比例阀控液压马达独立变桨距系统，其特征在于：所述检测单元，包括：风速仪，用于检测风速信号；角速度传感器，用于检测发电机转子转速和风轮转速；旋转编码器，用于检测比例阀控液压系统中液压马达的主轴转角；以及扭矩传感器，用于检测发电机主轴的扭矩。4.如权利要求1、2或3所述的比例阀控液压马达独立变桨距系统，其特征在于：当独立变桨距控制单元判知风速小于切入风速时，向变桨距执行单元发出不开启指令，使桨距角保持在90度位置。5.如权利要求1、2或3所述的比例阀控液压马达独立变桨距系统，其特征在于：当独立变桨距控制单元判知风速大于切入风速但小于额定风速时，向变桨距执行单元发出启动指令，控制桨距角到0度位置。6.如权利要求1、2或3所述的比例阀控液压马达独立变桨距系统，其特征在于：当独立变桨距控制单元判知风速大于额定风速但小于切出风速时，向变桨距执行单元发出启动指令，控制桨距角根据风况在0-90度间变化，使发电机输出功率在额定值。7.如权利要求1、2或3所述的比例阀控液压马达独立变桨距系统，其特征在于：当独立变桨距控制单元判知风速大于切出风速时，向独立变桨距执行单元发出关闭指令控制桨距角回到90度位置。2CN102536649A说明书1/4页比例阀控液压马达独立变桨距系统技术领域[0001]本发明涉及变桨距风力发电领域，特别涉及一种用于控制风力机桨叶桨距角的变桨距控制系统。背景技术[0002]当代各大公司新设计的大功率风力机都在采用变桨距控制方式进行风轮控制。在不同的风速、风轮转速的情况下，风力机对风能的吸收都是不同的，当风速变化时，理论上桨叶桨距角必须做出相应的变化，使得气流对叶片的攻角能够保持最佳，才能使得风力机对风能的利用达到最佳，并在超过额定风速的时候达到减小风能捕获的效果。当风速小于切入风速时，风力机不产生电能，桨距角保持在90°；当风速高于切入风速时，桨距角转到0°，风力机开始并网发电，并通过不断改变桨距角来控制风轮转速，使风能利用系数保持最大，从而捕获最大风能；当风速超过额定值后，变桨距机构开始动作，增大桨距角，减小风轮的风能捕获，使发电机的输出功率稳定在额定值；当风速大于切出风速时，风力机刹车停机，桨距角变到90°以保护风力机不被大风损坏。大型的风力机的变桨距机构主要有两种实施方案，分别是电气伺服变桨距控制和液压伺服变桨距控制。[0003]电气伺服变桨距控制系统由伺服电机、减速器和齿轮副组成。该系统由驱动电机输出转矩，经过传动轴和减速器，最后传动到桨叶轮毂的内齿圈上从而实