[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生的風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)及優(yōu)化設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811316348.6
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109356789A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 李威;盛連超;王禹橋;楊雪鋒;范孟豹;許少毅;王承濤;聞東東;陳宇鳴;夏婷;姜聳;陳家俊;李敏;王越
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

1.一種基于數(shù)字孿生的風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)，其特征是：風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)包括：永磁電機變頻器(3)、永磁同步電機(5)、變槳距小齒輪(4)、變槳距大齒圈(2)和槳葉(1)；所述永磁同步電機(5)的輸出軸上連接有變槳距小齒輪(4)，作為驅(qū)動源直接驅(qū)動變槳距小齒輪(4)轉(zhuǎn)動；變槳距小齒輪(4)與變槳距大齒圈(2)嚙合，帶動變槳距大齒圈(2)轉(zhuǎn)動；槳葉(1)安裝在槳距大齒圈(2)上，槳葉(1)也隨槳距大齒圈(2)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，永磁電機變頻器(3)為永磁同步電機(5)提供變頻電源，控制永磁同步電機(5)運轉(zhuǎn)；永磁電機變頻器(3)控制永磁同步電機(5)的轉(zhuǎn)動速度，完成風力發(fā)電機變槳工作。

2.采用基于數(shù)字孿生的風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)的優(yōu)化設計方法，其特征是：包括如下步驟：

A.通過安裝在風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)物理實體中的SCADA系統(tǒng)及傳感器，完成對發(fā)電機轉(zhuǎn)速、時間、風速、功率、槳距角、變槳力矩、槳葉振動和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的采集，采集到的數(shù)據(jù)，上傳到SCADA系統(tǒng)，系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的記錄、保存、顯示和極端狀況下的報警；

B.將SCADA系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)信息通過數(shù)字孿生映射模型傳送到風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)數(shù)字孿生虛擬空間模型；

C.風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)數(shù)字孿生虛擬空間模型通過對傳感器信息的更新，歷史運行數(shù)據(jù)的分析，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真；

D.通過仿真，反映相對應風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)物理實體裝備的生命周期過程，完成風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)的優(yōu)化設計，優(yōu)化生產(chǎn)以及更可靠的運維。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)優(yōu)化設計方法，其特征是：所述風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)，使用具有速度在30r/min～35r/min，轉(zhuǎn)矩在550N·m～600N·m的低速大扭矩永磁同步電機作為驅(qū)動源，省去了傳統(tǒng)傳動鏈中的減速器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)優(yōu)化設計方法，其特征是：所述的SCADA系統(tǒng)在風電機組正常運行發(fā)電時，從SCADA系統(tǒng)采集的可用數(shù)據(jù)信號超過150個，并將數(shù)據(jù)信號經(jīng)過數(shù)字孿生映射模型傳遞到風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)數(shù)字孿生虛擬空間模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)優(yōu)化設計方法，其特征是：所述的風機永磁直驅(qū)變槳距系統(tǒng)數(shù)字孿生虛擬空間模型通過安裝在風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)物理實體中傳感器實時采集到的數(shù)據(jù)信息，以及歷史運行數(shù)據(jù)，完全模擬風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)物理實體設備的實際運行工況，完成虛擬運行環(huán)境下風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)的優(yōu)化設計。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的風機直驅(qū)變槳距系統(tǒng)優(yōu)化設計方法，其特征是：所述風機永磁直驅(qū)變槳距系統(tǒng)數(shù)字孿生虛擬空間模型通過對物理實體信息的實時反映，對風機永磁直驅(qū)變槳距系統(tǒng)運行狀態(tài)的在線評估和預測，當系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時，提前發(fā)出預警。