[實(shí)用新型]一種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變槳系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420677760.1
• 申請(qǐng)日: 2014-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204239155U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周臘吾;張磊;陳浩;石建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南世優(yōu)電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/04
• 分類號(hào): F03D7/04
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制領(lǐng)域，特別涉及一種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變槳系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著全國(guó)多個(gè)城市霧霾的日益嚴(yán)重，環(huán)境污染也越來(lái)越受到人們的關(guān)注，我國(guó)現(xiàn)在發(fā)電仍然以火力發(fā)電為主，火力發(fā)電大量使用煤炭不僅給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重負(fù)擔(dān)，而且煤炭是不可再生能源，不利于可持續(xù)發(fā)展的需求。

風(fēng)能作為一種清潔能源越來(lái)越受到人們的重視，隨著技術(shù)的創(chuàng)新，風(fēng)力發(fā)電的成本也在不斷降低，風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心，如何提高風(fēng)能利用率，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)風(fēng)電機(jī)組使用壽命是研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。

目前，為了保證外界風(fēng)速在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)電機(jī)組恒功率運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)采用變槳距控制，由于實(shí)際風(fēng)況的復(fù)雜性，容易造成發(fā)電機(jī)輸出功率的波動(dòng)，因此要求變槳距控制系統(tǒng)具有快速響應(yīng)能力，風(fēng)機(jī)主控制器一旦發(fā)出改變槳距角命令，變槳控制器必須控制三臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器，使變槳電機(jī)以最快速度到達(dá)指定位置。現(xiàn)階段，有研究人員對(duì)變速率變槳控制進(jìn)行了初步研究，在文獻(xiàn)“基于功率變化和模糊控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速變槳距控制”中采用功率實(shí)時(shí)反饋，將功率偏差和功率偏差的變化率作為模糊控制算法的輸入，輸出為變槳速度指令，但是當(dāng)出現(xiàn)功率偏差較大而功率偏差率較低時(shí)，輸出變槳速?度過(guò)低，變槳控制系統(tǒng)無(wú)法做出快速響應(yīng)。文獻(xiàn)“兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組電動(dòng)變槳距控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)”對(duì)功率偏差信號(hào)的大小進(jìn)行了限制，降低了風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)，功率發(fā)生變化時(shí)變槳機(jī)構(gòu)能夠快速響應(yīng)，但是在額定風(fēng)速以下，風(fēng)機(jī)輸出功率小于額定功率時(shí)，采用變速率變槳控制增加了算法的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠的直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變槳系統(tǒng)。

本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變槳系統(tǒng)，包括激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)、第一雙輸入減法器、第二雙輸入減法器、微分器、主控制器、變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)輪及直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，所述主控制器包括槳距角控制模塊和變速率控制模塊，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的輸出端與第一雙輸入減法器的第一輸入端相連，第一雙輸入減法器的第二輸入端輸入額定風(fēng)速，第一雙輸入減法器的輸出端與槳距角控制模塊的輸入端相連，槳距角控制模塊的輸出端與變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相連，變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)風(fēng)輪與直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)相連，直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)的輸出端與第二雙輸入減法器的第一輸入端相連，第二雙輸入減法器的第二輸入端輸入風(fēng)電機(jī)組的額定功率，第二雙輸入減法器的輸出端分別與槳距角控制模塊的輸入端、微分器的輸入端、變速率控制模塊的輸入端相連，微分器的輸出端與變速率控制模塊的輸入端相連，變速率控制模塊的輸出端與變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相連。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型采用槳距角控制模塊和變速率控制模塊協(xié)同工作，分別輸出槳距角位置信號(hào)和變槳速率至變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行變槳，不同風(fēng)況下，變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)都能夠快速做出響應(yīng)，額定風(fēng)速以下時(shí)，變槳?執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持最小槳距角不變，使風(fēng)機(jī)吸收實(shí)際風(fēng)功率達(dá)到最大，保持最佳葉尖速比；額定風(fēng)速以上時(shí)，根據(jù)功率偏差和功率偏差變化率使變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)加速，勻速或減速運(yùn)行，減少了由于功率偏差小幅波動(dòng)而造成的變槳電機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也降低變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的疲勞程度，延長(zhǎng)了變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型變槳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為圖1中變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的載荷模型圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型包括激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)、第一雙輸入減法器、第二雙輸入減法器、微分器、主控制器1、變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)輪及直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，所述主控制器1包括槳距角控制模塊和變速率控制模塊，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)速，其輸出端與第一雙輸入減法器的第一輸入端相連，第一雙輸入減法器的第二輸入端輸入額定風(fēng)速，第一雙輸入減法器的輸出端與槳距角控制模塊的輸入端相連，槳距角控制模塊的輸出端與變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相連，輸出槳距角位置信號(hào)至變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)，變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)風(fēng)輪與直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)相連，直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)的輸出端與第二雙輸入減法器的第一輸入端相連，第二雙輸入減法器的第二輸入端輸入風(fēng)電機(jī)組的額定功率，第二雙輸入減法器的輸出端分別與槳距角控制模塊的輸入端、微分器的輸入端、變速率控制模塊的輸入端相連，微分器的輸出端與變速率控制模塊的輸入端相連，變速率控制模塊的輸出端與變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相連，輸出變槳速率信號(hào)至變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)。