[發明專利]一種風電機組載荷的控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310052643.6
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103161667A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 方濤;宋清玉;高德忠
• 申請（專利權）人: 一重集團大連設計研究院有限公司;中國第一重型機械股份公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

1.一種風電機組載荷的控制系統，其特征在于：包括風機控制系統（2）、剎車控制系統（3）、變流器控制系統（4）、葉片控制系統（5）、偏航驅動控制系統（6）、塔筒應變傳感器（1）、風速傳感器（7）、風向傳感器（8）、轉子速度傳感器（9）和葉片應變儀（10），所述的風機控制系統（2）通過數據線分別與剎車控制系統（3）、變流器控制系統（4）、葉片控制系統（5）、偏航驅動控制系統（6）、塔筒運動傳感器、風速傳感器（7）、風向傳感器（8）、轉子速度傳感器（9）和葉片應變儀（10）連接；

所述的風機控制系統（2）包括計算機系統（11）和遠程設備（23），所述的計算機系統（11）通過網絡（22）與遠程設備（23）連接；

所述的計算機系統（11）包括處理器（20）、存儲器（12）、處理器（20）、顯示器（15）、外部接口、內存（19）、網絡接口（17）、輸入設備和風機傳感器（16），所述的處理器（20）通過母線（21）分別與存儲器（12）、處理器（20）、顯示器（15）、外部接口、內存（19）、網絡接口（17）、輸入設備和風機傳感器（16）連接，所述的網絡接口（17）通過網絡（22）與遠程設備（23）連接；所述的風機傳感器（16）包括塔筒應變傳感器（1）、風速傳感器（7）、風向傳感器（8）、轉子速度傳感器（9）和葉片應變儀（10）。

2.根據權利要求1所述的一種風電機組載荷的控制系統，其特征在于：所述的母線（21）包括存儲總線、外圍總線或局部總線；所述的存儲器（12）包括隨機存取存儲器（12）或只讀存儲器（12），其存儲全部或部分指令（14）；所述的網絡接口（17）設備包括廣域網網絡接口（17）、局域網網絡接口（17）、電話網絡接口（17）或帶有電話和聲音的數字網絡接口（17）。

3.一種風電機組載荷的控制系統的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

A、當風電機組運行時，風機控制系統（2）分別從塔底安裝的塔筒應變傳感器（1）、葉片根部安裝的葉片應變儀（10）、風速傳感器（7）、風向傳感器（8）、轉子速度傳感器（9）獲得載荷、風速、風向和轉子轉速的數據；并計算機艙的偏航誤差；

B、當在一定的風速下出現機艙的偏航誤差超出預定偏航誤差時，風機控制系統（2）將風電機組從當前的運行模式切換到停機模式或載荷減小模式；

C、當風電機組達到預定偏航誤差值、預定風速值和/或預定應變值后，風電機組進入停機模式；風機控制系統（2）命令葉片控制系統（5）朝旗位方向或失速方向慢慢地變槳，或要求變流器控制系統（4）采用轉子扭矩使正在運轉的風電機組轉子的速度降下來；在某些情況下，同時命令剎車控制系統（3）動作，這些動作最終將風電機組停下來，停下來后，偏航驅動控制系統（6）將使機艙重新朝風向定位，待定位結束后，風電機組才允許重新運轉；

D、在一定的環境和運行條件下，當載荷加載在風電機組的塔筒和基礎上而沒有對風電機組構成直接損壞時，為了使載荷減小到安全水平避免長期累積而損壞風電機組，這時風機控制系統（2）指示風電機組減小功率進入載荷減小的運行模式，載荷減小模式包括減小風電機組的輸出功率和/或轉子的轉速，載荷減小模式是通過改變風機控制器、變流器和變槳系統中的設置來實現的；在改變這些設置后，在轉子上加載扭矩可減小轉子速度；在一定的偏航角度誤差情況下，載荷減小模式的運行將減小風電機組轉子速度并能保持風電機組并網和產生一定的功率；

E、當風電機組在減小功率運行的過程中，如果偏航控制系統使機艙的偏航誤差在可接受的范圍內或已完全對風后，風機控制系統（2）將命令風電機組重新以滿額定功率運行。

4.根據權利要求3所述的一種風電機組載荷的控制系統的控制方法，其特征在于：所述的預定的偏航誤差值為不超過45°，所述的預定的風速值不超過10m/s，所述的預定應變值對應的載荷為額定載荷的20%以上。