一種電動(dòng)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(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)，尤其涉及一種可以降低機(jī)組機(jī)械振動(dòng)、延長(zhǎng)機(jī)組的壽命，增強(qiáng)機(jī)組電氣信號(hào)穩(wěn)定性和可靠性的電動(dòng)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(jī)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(shí)，通過(guò)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(yùn)轉(zhuǎn)。在需要?jiǎng)x車時(shí)，槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)將葉片旋轉(zhuǎn)到90°，此時(shí)整個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分，根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的方式，可以分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。目前，大功率大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)。目前電機(jī)驅(qū)動(dòng)的槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制方法是通過(guò)通訊方式接受來(lái)自風(fēng)機(jī)控制器的角度命令和槳距調(diào)節(jié)速度命令，變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制器將風(fēng)機(jī)控制器的角度命令和速度信號(hào)合成單一的速度信號(hào)傳輸給槳葉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在風(fēng)機(jī)一旦發(fā)生安全信號(hào)缺失的時(shí)候，機(jī)組就觸發(fā)電池收槳方式，采用備用電源直接將風(fēng)機(jī)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(qiáng)大的瞬時(shí)機(jī)械沖擊，這種剛性的收槳方式會(huì)導(dǎo)致葉片和相關(guān)的結(jié)構(gòu)件和驅(qū)動(dòng)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(jī)組的使用壽命和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性和可靠性。
中國(guó)專利，專利號(hào)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(shí)進(jìn)行收槳的方法，通過(guò)切換電源的技術(shù)，實(shí)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(lái)避免這個(gè)情況。但是并未從根本上解決問(wèn)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(jī)組葉片、塔筒、齒輪箱等大部件本身受到的機(jī)械沖擊問(wèn)題并未解決。
[0006]中國(guó)專利，專利號(hào)為CN101476541，專利名稱為《用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的獨(dú)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(guò)采集風(fēng)機(jī)功率信號(hào)，輪轂轉(zhuǎn)速信號(hào)，葉輪位置信號(hào)，槳葉振動(dòng)信號(hào)經(jīng)瞬態(tài)沖擊載荷補(bǔ)償控制器處理形成槳葉的變槳補(bǔ)償值，在同風(fēng)機(jī)功率控制器的變槳角度，周期性不均勻載荷補(bǔ)償控制器輸出耦合成一個(gè)正確的變槳控制設(shè)定值，改過(guò)程復(fù)雜，安裝在葉片根部的振動(dòng)傳感器成本高，并對(duì)安裝技術(shù)提出了較高的要求；同時(shí)該方法也僅適用于以變頻器驅(qū)動(dòng)的變槳控制系統(tǒng)。
[0007]中國(guó)專利，專利號(hào)為CN102269126，專利名稱為《一種電動(dòng)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(lái)擬合收槳速度的一種方法。該方法在實(shí)際運(yùn)用中，很難找合適的傳感器，線路較多，在實(shí)際應(yīng)用中較難實(shí)現(xiàn)。
因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于改進(jìn)。

【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(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)，可以降低機(jī)組運(yùn)行中收到的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)機(jī)組壽命，同時(shí)增強(qiáng)機(jī)組電氣信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性，并延長(zhǎng)機(jī)組備用電源使用壽命。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電動(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方案:
一種電動(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)機(jī)控制器、柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器及傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；
所述風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出葉片角度信號(hào)和葉片速度信號(hào)；
所述柔性變槳控制器用于接收風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出的葉片角度信號(hào)和速度信號(hào)并將其合成為單一速度信號(hào)；
所述葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)由單一速度信號(hào)和傳感器信號(hào)合成的葉片速度信號(hào)驅(qū)動(dòng)葉片變槳；
所述傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)安裝位于機(jī)組傳動(dòng)鏈上。
進(jìn)一步地，所述風(fēng)機(jī)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(dòng)執(zhí)行器連接，所述傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與所述柔性變槳控制器連接，所述葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器與葉片連接。
進(jìn)一步地，所述柔性變槳控制器的給定速度信號(hào)缺失時(shí)，這個(gè)缺失信息就傳輸給葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。
進(jìn)一步地，失去調(diào)和給定速度信號(hào)時(shí)，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)角度信號(hào)開關(guān)，按照事先仿真計(jì)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(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)在機(jī)組的傳動(dòng)鏈上安裝有振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，利用傳動(dòng)鏈的機(jī)械振動(dòng)信息修正柔性變槳控制器合成的單一速度信號(hào)來(lái)控制葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，這大大降低了由于風(fēng)速急速切變引起機(jī)組受到的機(jī)械沖擊；柔性變槳控制器控制葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，在由于機(jī)組故障原因引起柔性變槳控制器速度給定信號(hào)丟失時(shí)，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器啟動(dòng)啟用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的曲線進(jìn)行收槳；在電網(wǎng)斷電的時(shí)候，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器啟用備用電源進(jìn)行收槳。
【附圖說(shuō)明】
圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種電動(dòng)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(shí)施例所述的速度給定信號(hào)缺失時(shí)的電氣信號(hào)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供給的一種電動(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1、2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電動(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)機(jī)控制器、柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器及傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；
所述風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出葉片角度信號(hào)和葉片速度信號(hào)；
所述柔性變槳控制器用于接收風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出的葉片角度信號(hào)和速度信號(hào)并將其合成為單一速度信號(hào)；
所述葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)由單一速度信號(hào)和傳感器信號(hào)合成的葉片速度信號(hào)驅(qū)動(dòng)葉片變槳；
所述傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)安裝位于機(jī)組傳動(dòng)鏈上。
進(jìn)一步地，所述風(fēng)機(jī)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(dòng)執(zhí)行器連接，所述傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與所述柔性變槳控制器連接，所述葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器與葉片連接。
進(jìn)一步地，所述柔性變槳控制器的給定速度信號(hào)缺失時(shí)，這個(gè)缺失信息就傳輸給葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。
進(jìn)一步地，失去調(diào)和給定速度信號(hào)時(shí)，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)角度信號(hào)開關(guān)，按照事先仿真計(jì)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(jī)控制器、用于接收風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出的葉片角度信號(hào)和葉片角度信號(hào)并將其合成單一速度信號(hào)的柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器、傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)單一速度信號(hào)控制葉片的槳距角。由于傳動(dòng)鏈振動(dòng)系統(tǒng)修正了的單一速度信號(hào)，大大降低了機(jī)組在運(yùn)行時(shí)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)了機(jī)組的機(jī)械壽命。當(dāng)柔性變槳控制器給定的速度信號(hào)缺失時(shí)，葉片驅(qū)動(dòng)控制器根據(jù)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)特性確定速度驅(qū)動(dòng)葉片收槳，當(dāng)葉片到達(dá)給定的角度位置時(shí)，葉片驅(qū)動(dòng)器接受位置信號(hào)，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的加速度(根據(jù)機(jī)組的機(jī)械特性仿真和計(jì)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(jī)組的機(jī)械特性計(jì)算，在安全的范圍下，盡可能的降低了機(jī)組收到的機(jī)械沖擊。當(dāng)機(jī)組在電網(wǎng)掉電的時(shí)候，采用備用電源驅(qū)動(dòng)葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器收槳，極大的降低了電池的使用頻率，延長(zhǎng)了備用電池的使用壽命。
實(shí)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(dòng)系統(tǒng)、與所述伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)相連接的第一無(wú)線收發(fā)模塊以及與所述第一無(wú)線收發(fā)模塊進(jìn)行無(wú)線通信的第二無(wú)線收發(fā)模塊，所述變槳主控制單元控制所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并與其進(jìn)行信息交互，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制所述變槳執(zhí)行單元并與其進(jìn)行信息交互，所述地面控制單元控制所述第二無(wú)線收發(fā)模塊。所述第一無(wú)線收發(fā)模塊、第二無(wú)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(jī)以及與所述變槳電機(jī)相連接的減速機(jī)構(gòu)。所述地面控制單元為風(fēng)場(chǎng)中央監(jiān)控室的主機(jī)。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的電動(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)在機(jī)組的傳動(dòng)鏈上安裝有振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，利用傳動(dòng)鏈的機(jī)械振動(dòng)信息修正柔性變槳控制器合成的單一速度信號(hào)來(lái)控制葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，這大大降低了由于風(fēng)速急速切變引起機(jī)組受到的機(jī)械沖擊；柔性變槳控制器控制葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，在由于機(jī)組故障原因引起柔性變槳控制器速度給定信號(hào)丟失時(shí)，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器啟動(dòng)啟用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的曲線進(jìn)行收槳；在電網(wǎng)斷電的時(shí)候，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器啟用備用電源進(jìn)行收槳。
以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)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(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)機(jī)控制器、柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器及傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)； 所述風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出葉片角度信號(hào)和葉片速度信號(hào)； 所述柔性變槳控制器用于接收風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出的葉片角度信號(hào)和速度信號(hào)并將其合成為單一速度信號(hào)； 所述葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)由單一速度信號(hào)和傳感器信號(hào)合成的葉片速度信號(hào)驅(qū)動(dòng)葉片變槳； 所述傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)安裝位于機(jī)組傳動(dòng)鏈上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)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(dòng)執(zhí)行器連接，所述傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與所述柔性變槳控制器連接，所述葉片驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(hào)缺失時(shí)，這個(gè)缺失信息就傳輸給葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)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(hào)時(shí)，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)角度信號(hào)開關(guān)，按照事先仿真計(jì)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(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)機(jī)控制器、柔性變槳控制器、葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器及傳動(dòng)鏈振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出葉片角度信號(hào)和葉片速度信號(hào)；柔性變槳控制器用于接收風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出的葉片角度信號(hào)和速度信號(hào)并將其合成為單一速度信號(hào)；葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)由單一速度信號(hào)和傳感器信號(hào)合成的葉片速度信號(hào)驅(qū)動(dòng)葉片變槳。本發(fā)明的電動(dòng)柔性變槳控制系統(tǒng)利用傳動(dòng)鏈的機(jī)械振動(dòng)信息修正柔性變槳控制器合成的單一速度信號(hào)來(lái)控制葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，降低由于風(fēng)速急速切變引起機(jī)組受到的機(jī)械沖擊；柔性變槳控制器控制葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，在由于機(jī)組故障原因引起柔性變槳控制器速度給定信號(hào)丟失時(shí)，葉片驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器啟用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的曲線進(jìn)行收槳。
【IPC分類】F03D7-00
【公開號(hào)】CN104747372
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510189380
【發(fā)明人】謝歆, 高明強(qiáng), 譚維
【申請(qǐng)人】常州易驅(qū)動(dòng)電氣科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日