[發明專利]一種變槳距液壓傳動的風力機及其控制方法

有效

• 申請號: 201710533013.9
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107269466B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 穆安樂;楊建湘;劉斌
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王奇

本發明公開了一種變槳距液壓傳動的風力機，包括風能采集器與變量泵同軸連接，變量泵設有變量泵控制單元；變量泵通過單向閥同時與液壓儲能器、補油系統、高壓壓力表、高壓壓力傳感器、先導型電液比例控制閥連通，先導型電液比例控制閥通過變量馬達與永磁同步發電機連接，變量馬達設有變量馬達控制單元；變量泵與進口濾油器連通，變量馬達與出口濾油器連通，進口濾油器同時與低壓壓力表、低壓壓力傳感器、溢流閥及出口濾油器連通，溢流閥另與液壓油箱連通；單向閥出口端與進口濾油器進口端之間另外連通有單向閥。本發明還公開了變槳距液壓傳動風力機的控制方法。本發明的裝置及方法，工作可靠。

技術領域

本發明屬于風力發電設備及控制技術領域，涉及一種變槳距液壓傳動的風力機，本發明還涉及該種變槳距液壓傳動風力機的控制方法。

背景技術

風能作為可再生的清潔能源，提高風能的利用率對能源產業結構的調整具有舉足輕重的意義。風能的利用主要表現為風力發電。

按照風力發電機組運行規律，主要包括待機狀態、自啟動狀態、最佳風能捕獲狀態、并網運行狀態、安全停機。其中，待機狀態主要表現為風速未能驅使風輪轉動及并網故障未入網，但此狀態風力機處在自由轉動狀態。當風速大于切入風速時，調節葉片的迎風角度，實現自啟動。最佳風能捕獲狀態是根據實時風速的大小及方向實時進行風輪偏航對風。當低于額定風速時，變速恒頻調整最佳功率曲線，進而提高風能利用系數；當高于額定風速時，變槳距調節增加傳動系統的柔性，使輸出功率更加穩定，解決低電壓穿越與動態調節功率因數，達到高效率、高質量的并網運行。若風速超出切出風速時，風力機組急需安全停機，采用偏航系統偏轉90°使槳葉與風速方向無夾角，降低風能的吸收，啟動剎車，安全脫離電網。

傳統風力發電機主要有雙饋式和直驅式，但這兩種類型的風力發電機在結構特性、控制方法及其兩者的匹配上存在諸多的問題。由于液壓柔性傳動方式具有傳遞力矩大且平穩，相比傳統的齒輪傳動，其傳動比能實時調節。

液壓型風力機組的結構特征與傳統機型不同，從能量的傳遞方式，主要分為偏航-變槳距風力機機械系統、液壓傳動系統、永磁同步發電系統。液壓型風力發電機組安全穩定運行及并網條件由能量傳遞系統的控制方法決定，其中偏航-變槳距風力機機械系統控制包括槳距角、風速大小等參量；液壓傳動系統控制包括變量泵的變排量、變量馬達的斜盤擺角；永磁同步發電系統控制包括發電機頻率、有功功率幅值。但是這幾種控制方法的實際效果都不是很理想，難以實現持續穩定的運行。

發明內容

本發明的目的是提供一種變槳距液壓傳動的風力機，解決了現有技術中由于硬件結構的限制，控制方法的實際效果都不是很理想，難以實現持續穩定運行的問題。

本發明的另一目的是提供該種變槳距液壓傳動風力機的控制方法。

本發明所采用的技術方案是，一種變槳距液壓傳動的風力機，包括風能采集器，風能采集器內部設置有葉輪、變槳裝置及風速儀，風能采集器的機械能輸出端與變量泵輸入端同軸剛性連接，變量泵設置有變量泵控制單元，在葉輪與變量泵之間設置有轉速轉矩傳感器；

變量泵出口端與單向閥進口端連通，單向閥出口端同時與液壓儲能器、補油系統、高壓壓力表、高壓壓力傳感器、先導型電液比例控制閥連通，先導型電液比例控制閥輸出端與變量馬達進口端連通，變量馬達與永磁同步發電機同軸剛性連接，在變量馬達與永磁同步發電機之間設置有轉速傳感器，變量馬達設置有變量馬達控制單元；

變量泵進口端與進口濾油器出口端連通，變量馬達出口端與出口濾油器連通，進口濾油器進口端同時與低壓壓力表、低壓壓力傳感器、溢流閥及出口濾油器連通，溢流閥另與液壓油箱連通；單向閥出口端與進口濾油器進口端之間另外連通有單向閥。

本發明所采用的另一技術方案是，一種變槳距液壓傳動風力機的控制方法，根據風力發電機組運行特征，實現風能采集-液壓儲能-電能轉換與傳遞三步控制，按照以下過程進行控制：