一種基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳系統(tǒng)，屬于風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。所述每個(gè)葉片均具有獨(dú)立的變槳裝置，所述變槳裝置包括變槳控制器、變槳驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)阻尼器及變槳電機(jī)，所述變槳驅(qū)動(dòng)器分別連接變槳電機(jī)和電動(dòng)阻尼器，變槳控制器連接變槳驅(qū)動(dòng)器，三個(gè)變槳控制器分別連接風(fēng)機(jī)主控控制器。本實(shí)用新型風(fēng)力機(jī)的每支葉片根據(jù)自身的控制規(guī)律獨(dú)立地變化槳距角，通過分別動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)三個(gè)葉片的變槳角度，使每個(gè)葉片能夠獲取不同的目標(biāo)位置，降低動(dòng)平衡載荷，并對(duì)不對(duì)稱轉(zhuǎn)子載荷補(bǔ)償，減小槳葉受風(fēng)的拍打震動(dòng)，降低傳動(dòng)鏈應(yīng)力沖擊。在高風(fēng)速時(shí)，通過輸出變化的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和獨(dú)立變槳角來降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速與電功率波動(dòng)，同時(shí)也能減小齒輪箱轉(zhuǎn)矩尖峰。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳方 法及變槳系統(tǒng)。 -種基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳距控制機(jī)構(gòu)通常是通過電磁扭矩控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)力機(jī) 三個(gè)槳葉進(jìn)行統(tǒng)一控制，即槳葉節(jié)距角變化一致。但由于在整個(gè)風(fēng)輪掃及面上風(fēng)速并不均 勻，由此會(huì)產(chǎn)生槳葉扭矩的波動(dòng)并影響到風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械應(yīng)力及其疲勞壽命。顯然 對(duì)三個(gè)槳葉進(jìn)行單獨(dú)控制更為合理。采用傳統(tǒng)統(tǒng)一控制的變槳距控制方式不能有效地保持 電功率和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的多目標(biāo)控制。
[0003] 目前現(xiàn)有技術(shù)存在的問題：1、傳統(tǒng)變槳控制方式在保持穩(wěn)定的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下，不能 有效地降低電功率波動(dòng)。2、統(tǒng)一變槳的風(fēng)機(jī)所有槳葉由一個(gè)控制機(jī)構(gòu)控制，進(jìn)行相同的槳 距角變化，因此一個(gè)變槳控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障，必須停機(jī)維修。3、目前的獨(dú)立變槳技術(shù)中常見 的方案是，槳距角計(jì)算通常通過在輪轂內(nèi)外裝額外的位置傳感器或在機(jī)艙內(nèi)的主控安裝應(yīng) 變傳感器測(cè)量槳葉的位置，從而得到槳葉位置，進(jìn)而分別計(jì)算每個(gè)槳葉的角度設(shè)定值。這種 測(cè)量方法需要增加傳感器及額外的硬件設(shè)備，而且需要連接傳感器或測(cè)量設(shè)備，增加了風(fēng) 機(jī)內(nèi)部的電纜連接，降低了風(fēng)機(jī)整體運(yùn)行的可靠性，且傳感器測(cè)量時(shí)也容易造成信號(hào)干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳方法及 變槳系統(tǒng)。
[0005] 采用電動(dòng)有效阻尼獨(dú)立變槳控制，根據(jù)其在風(fēng)機(jī)的水平軸垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)所處 的不同位置，通過變槳控制器計(jì)算和控制每個(gè)槳葉各自的槳距角，從而獨(dú)立地變化槳距角， 同時(shí)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)變槳電機(jī)分別動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)三個(gè)葉片的變槳角度，對(duì)變槳角度進(jìn)行獨(dú)立修正。
[0006] 本發(fā)明包括置于輪轂內(nèi)的3套獨(dú)立的電動(dòng)變槳系統(tǒng)，通過電動(dòng)阻尼器檢測(cè)每個(gè)驅(qū) 動(dòng)器的電流確定3個(gè)槳葉所處空間位置，根據(jù)算法計(jì)算3個(gè)槳葉目標(biāo)獨(dú)立變槳角度設(shè)定值， 從而對(duì)變槳角度進(jìn)行獨(dú)立修正。
[0007] 本發(fā)明一種基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳系統(tǒng)，所述每個(gè)葉片均具有獨(dú)立的變槳 裝置，所述變槳裝置包括變槳控制器、變槳驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)阻尼器及變槳電機(jī)，所述變槳驅(qū)動(dòng) 器分別連接變槳電機(jī)和電動(dòng)阻尼器，變槳控制器連接變槳驅(qū)動(dòng)器，三個(gè)變槳控制器分別連 接風(fēng)機(jī)主控控制器；通過風(fēng)機(jī)主控控制器分別控制三個(gè)變槳控制器。
[0008] 本發(fā)明的有益效果：
[0009] 1.本發(fā)明采用電動(dòng)有效阻尼的多變量控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在高風(fēng)速時(shí)，通過輸 出變化的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和獨(dú)立變槳角來降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速與電功率波動(dòng)，同時(shí)也能減小齒輪箱轉(zhuǎn) 矩尖峰。
[0010] 2.本發(fā)明采用電動(dòng)有效阻尼獨(dú)立變槳控制，是指風(fēng)力機(jī)每支葉片根據(jù)自身的控制 規(guī)律獨(dú)立地變化槳距角，通過分別動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)三個(gè)葉片的變槳角度，使每個(gè)葉片能夠獲取不 同的目標(biāo)位置，降低動(dòng)平衡載荷，并對(duì)不對(duì)稱轉(zhuǎn)子載荷補(bǔ)償。通過控制發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，調(diào) 節(jié)風(fēng)機(jī)速度進(jìn)而控制風(fēng)機(jī)的輸出功率。
[0011] 3.本發(fā)明獨(dú)立變槳系統(tǒng)也能夠作為剎車使用，通過轉(zhuǎn)動(dòng)葉片來使槳葉停止運(yùn)作。 即使其中一個(gè)槳葉的變槳裝置出現(xiàn)故障，也可以實(shí)現(xiàn)剎車功能，避免一個(gè)槳葉的變槳裝置 故障就必須停機(jī)的問題。
[0012] 4.本發(fā)明電動(dòng)有效阻尼獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)，可以應(yīng)付自然界中風(fēng)力在風(fēng)輪平面上 分布不均的問題，提高風(fēng)能利用率，減小槳葉受風(fēng)的拍打震動(dòng)，降低傳動(dòng)鏈應(yīng)力沖擊。還能 夠降低風(fēng)機(jī)構(gòu)件上的疲勞負(fù)載。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明的控制方法流程圖。
[0015] 圖3為圖2中目標(biāo)獨(dú)立變槳角度設(shè)定值算法流程圖。
[0016] 圖中：1.變槳電機(jī)，2.電動(dòng)阻尼器，3.變槳驅(qū)動(dòng)器，4.變槳控制器，5.風(fēng)機(jī)主控控 制器。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例具體描述本發(fā)明。
[0018] 實(shí)施例：如圖1所示，所述每個(gè)葉片均具有獨(dú)立的變槳裝置，所述變槳裝置包括變 槳控制器4、變槳驅(qū)動(dòng)器3、電動(dòng)阻尼器2及變槳電機(jī)1，所述變槳驅(qū)動(dòng)器3分別連接變槳電 機(jī)1和電動(dòng)阻尼器2,變槳控制器4連接變槳驅(qū)動(dòng)器3,三個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)器3分別連接風(fēng)機(jī)主 控控制器5。
[0019] 其中變槳電機(jī)1作為執(zhí)行器，實(shí)際能夠帶動(dòng)風(fēng)機(jī)的槳葉進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)力由變槳 驅(qū)動(dòng)器3提供，電動(dòng)阻尼器2連接在變槳電機(jī)1和變槳驅(qū)動(dòng)器3之間，電動(dòng)阻尼器2在變槳 電機(jī)1動(dòng)作時(shí)提供電動(dòng)有效阻尼，同時(shí)電動(dòng)阻尼器2也實(shí)時(shí)檢測(cè)變槳電機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)，通 過控制變槳驅(qū)動(dòng)器3及電動(dòng)阻尼器2接收反饋信號(hào)，三個(gè)變槳控制器4分別連接在風(fēng)機(jī)主 控控制器5上，以此來完成整個(gè)系統(tǒng)的控制。
[0020] 本發(fā)明變槳控制方法如下：所述風(fēng)機(jī)每一槳葉根據(jù)其在風(fēng)機(jī)的水平軸垂直平面內(nèi) 旋轉(zhuǎn)時(shí)所處的不同位置，通過變槳控制器4計(jì)算和控制每個(gè)槳葉各自的槳距角，從而獨(dú)立 地變化槳距角。通過電動(dòng)阻尼器2檢測(cè)每個(gè)槳葉變槳驅(qū)動(dòng)器3的電流，確定三個(gè)槳葉所處 的空間位置，同時(shí)變槳驅(qū)動(dòng)器3帶動(dòng)變槳電機(jī)1分別動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)三個(gè)葉片的變槳角度，對(duì)變槳 角度進(jìn)行獨(dú)立修正。
[0021] 本發(fā)明變槳控制方法，具體包括如下步驟：
[0022] ( 1)風(fēng)機(jī)主控控制器5下發(fā)給三個(gè)變槳控制器4的槳葉角度控制命令，即槳葉角度 設(shè)定值；
[0023] (2)變槳控制器4接收風(fēng)機(jī)主控控制器5下發(fā)的統(tǒng)一變槳的槳葉角度設(shè)定值。
[0024] (3)變槳控制器4讀取變槳驅(qū)動(dòng)器3當(dāng)前的電壓信號(hào)和電動(dòng)阻尼器2檢測(cè)到的變 槳電機(jī)1電流信號(hào)，得到三個(gè)槳葉所處空間方位位置；
[0025] (4)變槳控制器4根據(jù)三個(gè)槳葉所處空間方位位置，計(jì)算三個(gè)槳葉目標(biāo)獨(dú)立變槳 角度設(shè)定值；
[0026] (5)三個(gè)變槳控制器4將上述目標(biāo)獨(dú)立變槳角度設(shè)定值命令轉(zhuǎn)換為電壓控制信號(hào) 分別下發(fā)給變槳驅(qū)動(dòng)器3和電動(dòng)阻尼器2 ;
[0027] (6)變槳驅(qū)動(dòng)器3和電動(dòng)阻尼器2收到來自變槳控制器4的電壓控制信號(hào)命令后， 通過輸出電流和頻率信號(hào)控制變槳電機(jī)1，使其帶動(dòng)槳葉運(yùn)行到目標(biāo)角度值；
[0028] (7)變槳電機(jī)1執(zhí)行成功后會(huì)跳轉(zhuǎn)到第（2)步驟；如果執(zhí)行不成功或則退出程序。
[0029] 所述第（4)步中計(jì)算三個(gè)槳葉的目標(biāo)獨(dú)立變槳角度設(shè)定值，其計(jì)算方法包括如下 步驟：
[0030] I .變槳控制器4獲取到三個(gè)槳葉所處空間方位位置eBi;
[0031] II .根據(jù)槳葉位置方位角Θ Bi計(jì)算獨(dú)立變槳加權(quán)值Ki :
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳系統(tǒng)，其特征在于：所述每個(gè)葉片均具有獨(dú)立的 變槳裝置，所述變槳裝置包括變槳控制器、變槳驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)阻尼器及變槳電機(jī)，所述變槳 驅(qū)動(dòng)器分別連接變槳電機(jī)和電動(dòng)阻尼器，變槳控制器連接變槳驅(qū)動(dòng)器，三個(gè)變槳控制器分 別連接風(fēng)機(jī)主控控制器；通過風(fēng)機(jī)主控控制器分別控制三個(gè)變槳控制器。
【文檔編號(hào)】F03D7/00GK203867777SQ201420098265
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】韋永清, 蔡曉峰, 劉衍選, 趙炳勝 申請(qǐng)人:沈陽華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 青島華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 通遼華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 寧夏華創(chuàng)風(fēng)能有限公司