[發(fā)明專利]基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳系統(tǒng)及變槳方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410079101.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN103835881A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋永清;蔡曉峰;劉衍選;趙炳勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)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
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 呂敏

技術(shù)領(lǐng)域

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)。

背景技術(shù)

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。

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

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)。

本發(fā)明采用電動(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。

本發(fā)明包括置于輪轂內(nèi)的三套獨(dú)立的電動(dòng)變槳裝置，通過電動(dòng)阻尼器檢測(cè)每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的電流確定三個(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。

本發(fā)明一種基于電動(dòng)有效阻尼的獨(dú)立變槳系統(tǒng)，即：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。

本發(fā)明的變槳方法：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，通過變槳控制器計(jì)算和控制每個(gè)槳葉各自的槳距角，獨(dú)立地變化槳距角；通過電動(dòng)阻尼器檢測(cè)每個(gè)槳葉變槳驅(qū)動(dòng)器的電流，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。

進(jìn)一步地，其變槳方法，具體包括如下步驟：

（1）風(fēng)機(jī)主控控制器下發(fā)給三個(gè)變槳控制器的槳葉角度控制命令，即槳葉角度設(shè)定值；

（2）變槳控制器接收風(fēng)機(jī)主控控制器下發(fā)的統(tǒng)一變槳的槳葉角度設(shè)定值；

（3）變槳控制器讀取變槳驅(qū)動(dòng)器當(dāng)前的電壓信號(hào)和電動(dòng)阻尼器檢測(cè)到的變槳電機(jī)電流信號(hào)，得到三個(gè)槳葉所處空間方位位置；

（4）變槳控制器根據(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；

（5）三個(gè)變槳控制器將上述目標(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)器和電動(dòng)阻尼器；

（6）變槳驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)阻尼器收到來(lái)自變槳控制器的電壓控制信號(hào)命令后，通過輸出電流和頻率信號(hào)控制變槳電機(jī)，使其帶動(dòng)槳葉運(yùn)行到目標(biāo)角度值；

（7）變槳電機(jī)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。

進(jìn)一步地，上述第（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：

（1）變槳控制器獲取到三個(gè)槳葉所處空間方位位置θ_Bi；

（2）根據(jù)槳葉位置方位角θ_Bi計(jì)算獨(dú)立變槳加權(quán)值K_i：