[發明專利]用于風力發電機的直驅式液壓變槳距控制機構

有效

• 申請號: 200910071423.1
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN101498281A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 蘇文海;姜繼海;劉慶和;連歡
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F15B15/18;F15B20/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及風力發電設備的技術領域，具體涉及風力發電機液壓變槳距控制機構。?

背景技術

大型風力發電機有定槳距和變槳距兩種。定槳距風機就是槳葉的迎風角固定，風力大于一定值時，會造成轉速過高，機組無法正常工作；變槳距風機的槳葉迎風角可調節，在額定風速附近，依據風速的變化隨時調節槳距角，控制吸收的機械能，一方面保證獲取最大的能量(與額定功率對應)，同時減少風力對風力機的沖擊。在并網過程中，變槳距控制還可實現快速無沖擊并網。變槳距控制系統與變速恒頻技術相配合，最終提高了整個風力發電系統的發電效率和電能質量。為了使葉輪對電機的驅動功率能夠滿足電機的所能承受的狀態，需要在不同的風速條件下設定其合適的變槳角度，以滿足發電機所處的工作狀態在最優狀態。通過變槳距的調節，能夠有效的改善風力發電機組的氣動性能。特別地，當風力發電機遇到像臺風等強風力時，機組能立即停止運行，以使電源中斷，而此時的槳葉需要控制在和風向相平行的位置上，確保槳葉不再轉動，此時槳葉變距起到氣動剎車的作用。?

圖1為風力發電機變槳距控制系統的示意圖，控制系統傳遞槳距角給定信號和功率給定信號至變槳距控制器，變槳距控制器通過將給定值與槳葉現槳距角和功率值進行比較并計算出所需的驅動信號給變距控制機構，變距控制機構改變槳葉槳距角，以滿足發電機所處的工作狀態在最優狀態。?

圖2為現風力發電機上使用的典型的液壓變距控制機構結構示意圖。該液壓變槳距控制機構屬于電液伺服系統。從現風力發電機上使用的典型的液壓變距控制機構的結構分析我們可以看出，現有的變槳距控制機構液壓回路復雜，回路中安裝有三個電磁換向閥和一個電液比例換向閥進行控制。由于變距機構需要連續調整節距角，三個電磁換向閥的電磁鐵是一直帶電的，電液比例換向閥的電磁鐵則是頻繁動作的，如果其中任意一個電磁鐵發生故障，則該變槳距控制機構就無法正常工作，另外，比例換向閥和電磁換向閥的滑閥閥芯的卡滯也是液壓變槳距控制機構故障的主要原因之一。所以說現有液壓變距控制機構可靠性不高。另一方面，液壓變距控制機構沒有冗余控制，一旦該液壓變距控制機構發生故障，必將造成停機事故。?

發明內容

本發明針對現有風力發電機液壓變槳距控制機構液壓回路復雜和可靠性不高不足，以及沒有冗余控制的缺陷，而提出了一種用于風力發電機的直驅式液壓變槳距控制機構。?

本發明的直驅式液壓變槳距控制機構包括閉式油罐、交流伺服電機、雙向定量泵、補油閥、雙向液壓鎖和變槳距液壓缸；交流伺服電機動力輸出軸與雙向定量泵動力輸入軸連接，雙向定量泵通過雙向液壓鎖與變槳距液壓缸連接，雙向定量泵與變槳距液壓缸之間的兩條油路組成閉式回路，補油閥的兩個進出油口分別連接在雙向定量泵與變槳距液壓缸之間的兩條油路上，補油閥的第三進出油口連接閉式油罐的進出油口；閉式油罐、交流伺服電機、雙向定量泵、補油閥和雙向液壓鎖組成一套電液伺服動力源，所述的變槳距液壓缸至少連接兩套電液伺服動力源；直驅式液壓變槳距控制機構還包括常開兩位兩通電磁閥、常閉兩位兩通電磁閥和液壓蓄能器；變槳距液壓缸的有桿腔通過常開兩位兩通電磁閥與閉式油罐連通；變槳距液壓缸的無桿腔通過常閉兩位兩通電磁閥與液壓蓄能器連通。?

本發明的直驅式液壓變槳距控制機構采用閉式回路，本發明的有益效果是：相對于傳統的風力發電機變槳距控制機構，本發明具有結構簡單、控制可靠、重量輕、占地面積小等優點。本發明的具體優點主要表現在以下幾個方面：直驅式液壓變漿機構通過控制交流伺服電機的轉向、轉速和運轉時間來控制變槳距液壓缸的方向、速度和位移，去除了對油液顆粒度敏感的電液比例閥和容易發生故障的電磁換向閥，簡化了液壓回路，減少了發生故障的幾率。直驅式液壓變漿機構液壓驅動回路可以采用冗余配置，控制系統能自動檢測直驅式液壓變漿機構的工況，當一套直驅式液壓變槳機構的液壓回路發生故障失壓時，控制系統自動切換到第二套變槳液壓回路，使得液壓變漿機構的可靠性大大提高。在突發情況需要快速停機時，可以控制兩套液壓回路同時工作，加快變槳距液壓缸的速度，在最短時間內使槳葉運動到和風向相平行的位置上，確保槳葉不再轉動。?

附圖說明

圖1為風力發電機變槳距控制系統的示意圖；圖2為現風力發電機上使用的典型的液壓變距控制機構結構示意圖；圖3為本發明的直驅式液壓變槳距控制機構的結構示意圖；圖4為具體實施方式二中的考慮失電安全時的直驅式液?壓變槳距控制機構的結構示意圖。?

具體實施方式