[發明專利]一種無獨立控制器的風力發電機組變槳距系統故障保護方法

有效

• 申請號: 201710497136.1
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107781106B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 魏文秀;許洪華;蘇曉東;馮成
• 申請（專利權）人: 科諾偉業風能設備（北京）有限公司;北京科諾偉業科技股份有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;F03D17/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種無獨立控制器的風力發電機組變槳距系統故障保護方法，其特征在于：所述的無獨立控制器的風力發電機組變槳距系統的三軸槳葉分別由獨立的伺服驅動器控制，三軸槳葉伺服驅動器和風力發電機組主控系統通過CANopen網絡建立通訊，實現數據交互；三軸槳葉伺服驅動器采集各自軸狀態信息，根據獲取的狀態信息判斷各部件的運行狀態，當狀態異常時觸發故障，并將故障進行歸類，設置不同級別故障標志位，上傳風力發電機組主控系統；

當任意一軸槳葉伺服驅動器檢測到正常順槳故障時，向風力發電機組主控系統發送一級故障標志位，風力發電機組主控系統檢測到該標志位后，向三軸槳葉伺服驅動器發送控制命令，三軸槳葉伺服驅動器控制各自槳葉到達風力發電機組主控系統給定停機位置，完成機組安全保護；當任意一軸槳葉伺服驅動器檢測到緊急順槳故障時，斷開自身故障繼電器使機組安全鏈斷開，同時向風力發電機組主控系統發送二級故障標志，風力發電機組主控系統接收到緊急順槳故障標志位后向三軸發送緊急順槳指令，當其他軸槳葉伺服驅動器檢測到機組安全鏈斷開或收到風力發電機組主控系統發送的緊急順槳指令后控制各自槳葉執行緊急順槳；當任意一軸槳葉伺服驅動器檢測到停機故障時，斷開自身故障繼電器，使機組安全鏈斷開，同時向風力發電機組主控系統發送停機故障標志位，風力發電主控系統接收到故障標志位后向該故障軸槳葉伺服驅動器發送故障復位指令，向其他兩軸槳葉伺服驅動器發送緊急順槳指令，當故障復位后該故障軸槳葉驅動器執行緊急順槳，若無法復位時該軸槳葉抱閘停機；當其他軸槳葉伺服驅動器檢測到機組安全鏈斷開或收到風力發電機組主控系統發送的緊急順槳指令后控制各自槳葉執行緊急順槳。

2.根據權利要求1所述的風力發電機組變槳距系統故障保護方法，其特征在于：所述的正常順槳故障、緊急順槳故障、停機故障發生時的控制策略如下：

正常順槳故障：風力發電機組主控系統通過CANopen網絡向無獨立控制器變槳距系統各軸槳葉伺服驅動器發送目標角度，各軸槳葉伺服驅動器根據目標角度和實際槳距角執行位置閉環PID控制槳葉電機，使槳葉到達風力發電機組主控系統給定停機位置，完成機組故障保護；

緊急順槳故障：無獨立控制器變槳距系統槳葉伺服驅動器通過CANopen向風力發電機組主控系統發送二級故障標志位，并斷開自身故障繼電器使機組安全鏈斷開，使其他兩軸也進入到緊急順槳模式，該模式下各軸槳葉伺服驅動器進一步檢測電機編碼器狀態而選擇不同的控制模式：

當電機編碼器故障時，選擇速度開環控制模式；當電機編碼器無故障時，選擇速度閉環控制模式；

停機故障：

1)槳葉伺服驅動器故障：伺服驅動器內部檢測，報出故障碼；槳葉伺服驅動器通過CANopen網絡向風力發電機組主控系統發送故障碼風力發電機組主控系統向故障槳葉伺服驅動器發送故障復位指令，向其他非故障軸槳葉伺服驅動器發送緊急順槳指令；

2)電機超速故障：當槳葉電機運行速度超過設定最大速度的1.2倍時，觸發電機超速故障；槳葉伺服驅動器通過CANopen網絡向風力發電機組主控系統發送電機超速標志位，風力發電機組主控系統向電機超速軸槳葉伺服驅動器發送指令，控制該軸槳葉電機立刻抱閘停機，同時向其他非故障軸槳葉伺服驅動器發送緊急順槳指令。

3.根據權利要求2所述的風力發電機組變槳距系統故障保護方法，其特征在于：所述的速度閉環控制時采用恒速率控制；速度開環控制時采用加速度啟動，當電機實際速度達到設定值后，恒速率運行。

4.根據權利要求2所述的風力發電機組變槳距系統故障保護方法，其特征在于：所述的故障復位指令發送方法如下：

風力發電機組主控系統檢測到槳葉伺服驅動器故障時刻起每隔2s產生一個100ms的脈沖作為故障復位信號，并用脈沖上升沿觸發計數器計數，故障被復位時停止復位，故障軸槳葉驅動器執行緊急順槳，當故障復位次數大于5次故障仍存在時控制電機抱閘停機。