[發(fā)明專利]永磁變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210008977.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102536651A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁煒;張中偉;葉余勝;何雪松;徐曉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海致遠(yuǎn)綠色能源有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 上海嘉和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31255
• 代理人: 楊嘉和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有同步變槳裝置的永磁變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人們對(duì)能源的需求與日俱增，隨著煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，由此帶來(lái)的能源危機(jī)和環(huán)境污染也日益加重，風(fēng)能和水能等作為可再生的清潔能源越來(lái)越受到世界各地的重視。目前，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)近二十多年的發(fā)展已日趨成熟，逐步呈現(xiàn)市場(chǎng)化和規(guī)模化，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已不再為人們陌生，風(fēng)能所蘊(yùn)含的能量和開(kāi)發(fā)前景在國(guó)際市場(chǎng)上普遍得到了認(rèn)可。

眾所周知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩部分組成，根據(jù)它們的不同結(jié)構(gòu)以及所采用的技術(shù)方案，可以有多種分類方式。如按照發(fā)電機(jī)的類型來(lái)分類，可以被分為異步發(fā)電機(jī)型和同步發(fā)電機(jī)型兩大類，其中同步發(fā)電機(jī)型又可分為電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)兩類。電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)由外接直流電流激勵(lì)來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子一般為采用鐵氧材料制造的永磁體磁極，不用外界激磁，因簡(jiǎn)化了發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)而具有多種優(yōu)勢(shì)，因此多槳葉永磁變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其各方面性能上的實(shí)現(xiàn)優(yōu)于定槳距機(jī)型而受到廣泛的推崇。目前，如何在中小型風(fēng)機(jī)有限的機(jī)艙空間中引入結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化且運(yùn)行可靠的同步變槳及自動(dòng)控制系統(tǒng)成為迫切需要解決的技術(shù)難題之一。

在本申請(qǐng)的發(fā)明人之前提交的國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/CN2011/079295，名稱為“多槳葉單驅(qū)同步變槳裝置”的發(fā)明技術(shù)方案中，公開(kāi)了一種多槳葉葉輪系統(tǒng)的同步變槳裝置。根據(jù)該發(fā)明的具體實(shí)施例，一同步變槳裝置被設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙和輪轂的內(nèi)部，如圖1所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪部分圍繞其輪轂設(shè)有多個(gè)槳葉（圖中未顯示），各槳葉通過(guò)相應(yīng)的回轉(zhuǎn)支撐座22等間距間隔地固定安裝在輪轂周圍，每個(gè)回轉(zhuǎn)支撐座22包含一回轉(zhuǎn)支撐軸承221，每個(gè)回轉(zhuǎn)支撐軸承221包含可相對(duì)旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈和外圈。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的同步變槳裝置主要包括一單獨(dú)的變槳電機(jī)110、?一絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120以及一同步連桿機(jī)構(gòu)130。其中，絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120包括一聯(lián)軸器121，一滾珠絲桿122、一傳動(dòng)套124、一傳動(dòng)軸125以及一轉(zhuǎn)換套126；同步連桿機(jī)構(gòu)130包括一同步盤131、一導(dǎo)向支撐座132和多個(gè)連接于同步盤131與槳葉回轉(zhuǎn)軸承221內(nèi)圈之間的連桿133。絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120的滾珠絲桿122和傳動(dòng)套124通過(guò)螺紋結(jié)合將變槳電機(jī)110輸出的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為傳動(dòng)軸125的直線運(yùn)動(dòng)，透過(guò)轉(zhuǎn)換套126可以將傳動(dòng)軸125的直線運(yùn)動(dòng)傳遞給設(shè)在輪轂內(nèi)的與輪轂一起旋轉(zhuǎn)的同步連桿機(jī)構(gòu)130的同步盤131，使傳動(dòng)軸125帶動(dòng)同步盤131在導(dǎo)向支撐座132的引導(dǎo)下沿軸向方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)各個(gè)連桿133帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的槳葉回轉(zhuǎn)支撐軸承221的內(nèi)圈同步地相對(duì)于其外圈旋轉(zhuǎn)相同的角度，以一個(gè)單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有多個(gè)槳葉的風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)同步變槳。

上面主要描述了這種同步變槳機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和基本原理，本發(fā)明的目的旨在對(duì)應(yīng)用這種同步變槳機(jī)構(gòu)的永磁變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)提出全新的技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要的目的在于提供一種永磁變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，用于控制具有同步變槳機(jī)構(gòu)的永磁變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根據(jù)風(fēng)速和實(shí)際運(yùn)行的要求進(jìn)行同步變槳，令風(fēng)力發(fā)電機(jī)的槳葉角度根據(jù)風(fēng)速的大小在目標(biāo)范圍內(nèi)可實(shí)時(shí)地調(diào)整。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種永磁變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)、輪轂、等間隔地安裝于輪轂周圍的多個(gè)漿葉及其對(duì)應(yīng)的槳葉回轉(zhuǎn)支撐座，所述永磁變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用一種安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)艙和輪轂內(nèi)部的同步變槳裝置，所述同步變槳裝置包括一變槳電機(jī)、一絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及一同步連桿機(jī)構(gòu)，其中所述絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一聯(lián)軸器、一滾珠絲桿、一傳動(dòng)套、一傳動(dòng)軸以及一轉(zhuǎn)換套，所述同步連桿機(jī)構(gòu)包括一同步盤、一導(dǎo)向支撐座和多個(gè)連接于同步盤與槳葉回轉(zhuǎn)支撐軸承內(nèi)圈之間的連桿，通過(guò)絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲桿螺紋與傳動(dòng)套的螺母結(jié)合將變槳電機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為傳動(dòng)軸在軸向上的直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)轉(zhuǎn)換套傳遞給同步盤和連桿，從而帶動(dòng)槳葉圍繞槳葉回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其中所述控制系統(tǒng)包括：

一整流單元，用于將風(fēng)力發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出；

一直流電壓檢測(cè)單元，并聯(lián)于整流單元的輸出端，用于檢測(cè)其輸出的直流電壓；

一直流電流檢測(cè)單元，耦合于整流單元的輸出端，用于檢測(cè)其輸出的直流電流；