[發明專利]具有低電壓穿越功能的液壓驅動獨立變槳冗余控制系統

無效

• 申請號: 201010163380.2
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN102235303A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 王自明
• 申請（專利權）人: 上海明晟自動化技術有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;F03D9/00;G05B9/03
• 代理公司: 上海京滬專利代理事務所(普通合伙) 31235
• 代理人: 周志宏

技術領域：

本發明涉及一種風力發電機技術領域，更具體地說涉及一種具有低電壓穿越功能的液壓驅動獨立變槳冗余控制系統。

背景技術：

在現有技術中，兆瓦級風力發電機組使用的變槳控制系統為統一變槳距技術，它通過在發電機或轉速箱上設置的編碼器，在風力發電機中或變流器設置電壓電流信號傳感器來實時測定輪轂轉速及風機功率，當風機功率達到額定功率以上時，可通過風機功率模塊直接輸出的信號來控制輪轂上葉片的攻角，從而限制風力發電機的輸入功率，以維持風力發電機功率輸出的穩定和轉速的穩定，保護風力發電機組。但自然界的實際風況存在：風切變、湍流、擾動效應，加上葉片的重力、離心力等因素，葉片的載荷會發生不規則變化，包括周期性不均勻載荷和瞬間沖擊載荷。這些載荷的不規則變化加劇了葉片的疲勞損害，并且引起輪轂、傳動鏈、塔架等部件的疲勞損害。現有變槳控制系統不能滿足要求。

與此同時，隨著風力發電技術的發展，有兩個趨勢：

一是風力發電機單機容量不斷增大，單機的可靠性要求更加高。

二是風電在電網中的占比越來越多，風電電能的不穩定性對電網系統穩定性的負面影響變得不容忽視，因此具有低電壓穿越功能的風電機組成為滿足電網調度的必須。目前為滿足電網公司對風電的低電壓穿越的要求，通常把全部的低電壓穿越責任全部交由變流器來完成，整個風機電控系統中的主控和變槳系統，沒有發揮應有的作用，特別是變槳和變流之間的數據交換采取通訊的方式，而且必須經過主控系統進行轉發交換，就造成了數據的延遲5～20ms，甚至更長，這樣變槳系統在較短時間(不超過625ms)內就沒有機會配合變流器來協調完成低電壓穿越功能。

發明內容：

本發明的目的是針對現有技術不足之處而提供一種能進行風電機組功率調節和載荷優化控制的具有低電壓穿越功能的液壓驅動獨立變槳冗余控制系統。

本發明的目的是通過以下措施來實現：一種具有低電壓穿越功能的液壓驅動獨立變槳冗余控制系統，它包括發電機、變流器、三個獨立槳葉控制單元，其特征在于：還有采樣模塊單元、控制模塊單元；其中：

所述采樣模塊單元有風機功率采集器、輪轂轉速采集器、低電壓穿越信號采集端、葉輪位置采集器、槳葉角度采集器、油缸行程采集器組成；風機功率采集器接風力發電機的發電機或變流器，輪轂轉速采集器接風力發電機組的發電機或齒輪箱上的轉速編碼器，低電壓穿越信號采集端接變流器，葉輪位置采集器接安裝在輪轂內的編碼器，槳葉角度采集器接安裝在輪轂內的槳葉絕對值編碼器，油缸行程采集器接驅動槳葉轉動的油缸外部磁致伸縮傳感器；

所述控制模塊單元有信號預處理器、專家數據庫、功率控制器、低電壓穿越控制器、載荷優化控制器、加權累加器；所述采樣模塊單元風機功率采集器、輪轂轉速采集器輸出端經信號預處理器模數轉換接專家數據庫和功率控制器，所述采樣模塊單元低電壓穿越信號輸出端經信號預處理器模數轉換并接專家數據庫、功率控制器、低電壓穿越控制器，所述采樣模塊單元葉輪位置采集器、槳葉角度采集器、油缸行程采集器輸出端經信號預處理器模數轉換接專家數據庫微處理器、載荷優化控制器輸入端，所述功率控制器輸出端、載荷優化控制器輸出端、低電壓穿越控制器經模式選擇器接入加權累加器輸入端；

所述控制模塊單元的加權累加器輸出端分別接三個獨立槳葉控制單元的比例閥控制器。

所述控制模塊單元為冗余控制模塊單元，冗余控制模塊單元的信號輸入端接采樣模塊單元各類相應的采集器，冗余控制模塊單元的信號輸出端分別接三個獨立槳葉控制單元的比例閥控制器。

所述變流器與低電壓穿越采集端的連接線為屏蔽控制電纜。

與現有技術相比，本發明提出的具有低電壓穿越功能的液壓驅動獨立變槳冗余控制系統具有如下優點：1)采用硬接線的方式，避免變流器和變槳系統之間結過兩次數據交換的延遲，無延遲的接收到變流器發出的低電壓穿越信號，配合變流器一起進入低電壓穿越運行模式。2)系統無需配置振動傳感器，由專家數據庫微處理器依據槳葉角度和油缸行程信號經計算得到。3)系統在低電壓穿越和獨立變槳工作模式之間切換，獨立變槳工作模式為風機機組功率調節和載荷優化控制的結合。4)冗余控制模塊單元的采用可以提高整個系統的可靠性，降低維護成本。

附圖說明：

圖1是本發明一個實施例控制系統原理圖。

圖2是圖1實施例冗余控制模塊單元設計原理圖。

圖3是圖1實施例低電壓穿越的原理圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對具體實施方式作詳細說明：