[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機(jī)組變頻裝置及偏航系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010147327.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN111140433A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李仕云;郭育華;盧國(guó)濤;余勝;王強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都思特電氣科技有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/04
• 分類號(hào): F03D7/04;H02P5/46;H02H7/085
• 代理公司: 成都厚為專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51255
• 代理人: 王杰

本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組變頻裝置及偏航系統(tǒng)，其中變頻裝置包括：控制部，用于與偏航系統(tǒng)的主控柜連接，以及接收主控柜的偏航命令，并生成電機(jī)驅(qū)動(dòng)指令和模式切換信號(hào)；變頻部，與控制部連接，用于與主控柜連接，以及接收控制部發(fā)出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)指令，并根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)指令驅(qū)動(dòng)偏航系統(tǒng)的偏航電機(jī)；開關(guān)部，與控制部和變頻部連接，用于與主控柜、偏航電機(jī)和偏航系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)連接，以及接收控制部發(fā)出的模式切換信號(hào)，并根據(jù)模式切換信號(hào)切換變頻模式和直投模式。本發(fā)明的變頻裝置嵌入偏航系統(tǒng)后，使得偏航系統(tǒng)同時(shí)具備變頻模式和直投模式，且無需更改機(jī)艙主控程序。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)電機(jī)組變頻裝置及偏航系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)能是一種無污染可持續(xù)利用的資源，合理有效的開發(fā)風(fēng)能能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)保效益，目前我國(guó)風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量已到達(dá)兆瓦等級(jí)，具備很強(qiáng)勁的發(fā)展前景。偏航系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組特有的伺服系統(tǒng)，它主要功能有：可用風(fēng)速范圍內(nèi)能夠自動(dòng)準(zhǔn)確對(duì)風(fēng)，非可用風(fēng)速范圍能夠90度側(cè)風(fēng)，單向偏航行程過長(zhǎng)時(shí)能夠自動(dòng)解除電纜等，繼而使風(fēng)機(jī)能夠安全平穩(wěn)可靠的運(yùn)行，高效地利用風(fēng)能。多數(shù)風(fēng)機(jī)的偏航系統(tǒng)一般包括：風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀、偏航電機(jī)、回轉(zhuǎn)體大齒輪、偏航行星齒輪減速器等。其偏航原理如下：感應(yīng)風(fēng)向標(biāo)的風(fēng)向信號(hào)傳遞到機(jī)艙主控柜，經(jīng)過計(jì)算比較后主控柜給偏航電機(jī)發(fā)出左或右偏航命令，偏航電機(jī)通過同軸聯(lián)接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉(zhuǎn)體大齒輪上，帶動(dòng)風(fēng)輪偏航對(duì)風(fēng)。當(dāng)完成偏航對(duì)風(fēng)后，偏航電機(jī)停止工作，偏航過程結(jié)束。

如圖1所示，目前風(fēng)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)由較為簡(jiǎn)單的電氣控制和4個(gè)偏航電機(jī)組成。三相AC400V接偏航供電斷路器QF01的輸入端，偏航供電斷路器QF01的輸出端的A相接左偏航接觸器KM01輸入端的C相和右偏航接觸器KM02輸入端的A相；偏航供電斷路器QF01輸出端的B相接左偏航接觸器KM01輸入端的B相和右偏航接觸器KM02輸入端的B相；偏航供電斷路器QF01輸出端的C相接左偏航接觸器KM01輸入端的A相和右偏航接觸器KM02輸入端的C相；左偏航接觸器KM01輸出端的A,B,C三相分別與右偏航接觸器KM02輸出端的A,B,C三相連接，再分別與4個(gè)偏航電機(jī)的保護(hù)斷路器的輸入端A,B,C三相連接，4個(gè)保護(hù)斷路器輸出端的A,B,C三相分別與對(duì)應(yīng)的偏航電機(jī)的U,V,W三相連接。

目前機(jī)艙主控柜的偏航信號(hào)包含四個(gè)信號(hào)：高/低液壓命令,左偏航命令，右偏航命令，電磁剎車電源。偏航啟動(dòng)和方向通過機(jī)艙主控柜發(fā)出偏航命令驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的偏航接觸器來實(shí)現(xiàn)。在機(jī)艙主控柜發(fā)出左或右偏航指令的同時(shí)也發(fā)出低液壓命令，驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)從高液壓切回低液壓。此外偏航電機(jī)剎車電源依次接左偏航接觸器和右偏航接觸器的常閉NC輔助觸頭，確保偏航過程電機(jī)電磁閥失電抱閘松開，偏航結(jié)束后電機(jī)電磁閥得電抱閘。這種簡(jiǎn)單偏航控制帶來如下問題：

其一，偏航啟動(dòng)時(shí)4臺(tái)電機(jī)直接投切（簡(jiǎn)稱直投，下同）驅(qū)動(dòng)，必然造成大的電流沖擊和機(jī)械沖擊，一方面對(duì)電機(jī)造成電氣和機(jī)械損傷，造成偏航齒輪箱損傷，另一方面大的電流沖擊影響供電源質(zhì)量，影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行。

其二，4臺(tái)電機(jī)的齒輪箱間隙不完全一致，這種直投模式可能使得各偏航電機(jī)的負(fù)載不相同，間隙小的負(fù)載大，間隙大的負(fù)載小，一方面負(fù)載大的電機(jī)可能過載保護(hù)跳閘損害發(fā)電量，甚至電機(jī)燒毀，另一方面可能使得負(fù)載大的齒輪箱損傷增大維護(hù)成本。

其三，直投模式無法實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)，偏航制動(dòng)過程中機(jī)艙的動(dòng)能要靠電機(jī)的剎車盤和液壓系統(tǒng)吸收，導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)的磨耗大，制動(dòng)產(chǎn)生的鐵屑要經(jīng)常清理，增加了維持工作量。

此外，目前市面上也有變頻偏航的設(shè)備，其采用的是1拖4的通用變頻器替換原直投模式實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)軟停止，但是需要更改機(jī)艙主控柜的主控程序，主控程序涉及風(fēng)機(jī)的安全鏈，風(fēng)險(xiǎn)高，而且1拖4的通用變頻器不具備容錯(cuò)設(shè)計(jì)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)偏航系統(tǒng)停止損害發(fā)電量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)電機(jī)組變頻裝置及偏航系統(tǒng)。