[發明專利]風力發電機組的變槳控制方法及其控制系統

在審

• 申請號: 202010227905.8
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN113446154A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 馬磊
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D7/02;F03D17/00;F03D80/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王兆賡;蘇銀虹

本公開提供了一種風力發電機組的變槳控制方法及其控制系統。所述變槳控制方法包括：由風力發電機組的主控控制器確定風力發電機組是否發生單軸通信故障，所述單軸通信故障為由于主控控制器與風力發電機組的一個變槳控制器之間的滑環故障而導致的主控控制器與所述一個變槳控制器之間的通信故障；在確定風力發電機組發生單軸通信故障后，風力發電機組的主控系統和與發生單軸通信故障的變槳控制器相應的變槳系統進入冗余運行模式；在冗余運行模式下，由主控系統保持風力發電機組的安全鏈閉合并且由主控控制器根據PID控制器輸出的變槳速度來控制風力發電機組的安全鏈的電平信號；由所述變槳系統根據電平信號的變化來執行相應的調槳操作。

技術領域

本公開涉及風力發電技術領域，更具體地，本公開涉及一種風力發電機組的變槳控制方法及其控制系統。

背景技術

風力發電機組是將風能轉換成電能的設備，風能通過葉輪帶動動軸和發電機轉換成電能。

導電滑環是利用導電環的滑動接觸、靜電耦合或電磁耦合，在固定座架轉動部件與滾動或滑動部件之間傳遞電信號和電能傳遞的精密輸電裝置。其廣泛應用于要求提供無限制、連續或斷續的360度旋轉、提供多通路的旋轉動力、數據和訊號的所有機電系統。導電滑環大大簡化系統結構，避免導線在旋轉過程中造成扭傷。導電滑環組件是由滑環體、電刷組件、固定支架、同芯球軸承等幾大重要部件構成。導電滑環在結構設計上要保證接觸可靠，保證所有的線路連續接通。

在風力發電機組中，由于變槳系統設置在輪轂內隨葉輪一起轉動，而機艙是固定的，主控系統設置在機艙內，所以導電滑環是風力發電機中不可缺少的部件之一。但是，由于導電滑環傳輸幾十種不同的電信號，例如，高頻的交流電、高電壓的交流電、大電流的交流電、弱小的直流小信號，并且導電滑環環間距離很近，所以各種信號在傳輸過程中互相產生干擾，從而嚴重地影響了信息傳輸。

圖1示出了風力發電機組的主控系統與變槳系統之間的控制邏輯圖。參照圖1，主控系統(未示出)將發電機實際轉速值與預設的轉速設定值進行比較，利用PID控制器104進行PID運算，并通過導電滑環106將需求的速度命令發送給變槳系統的變槳控制器101；變槳控制器101根據接收到的速度命令將需求的變槳速度以及使能信號發送給變槳驅動器102，變槳驅動器102接收到使能信號和變槳速度后，控制變槳電機103剎車松閘并驅動變槳電機103運行，實現葉片調槳功能。旋轉編碼器105將根據絕對值信號所測的角度反饋給變槳控制器101，將根據增量信號所測的速度反饋給變槳驅動器102。此外，變槳控制器101通過滑環106將從旋轉編碼器105接收的角度反饋給GH控制器104。當速度命令為0時，變槳驅動器102控制變槳電機剎車抱閘。

然而，從圖1中可看出，變槳控制器101若要控制變槳驅動器102運行并使變槳驅動器102驅動變槳電機103運轉，需要同時發送速度命令和使能信號，一旦變槳控制器101與主控控制器之間的導電滑環106通信中斷后，速度命令和使能信號這兩個信號都會變為0或沒有輸出值，此時變槳驅動器102由于接收不到運行命令，就無法再進行正常的調槳控制。

目前風力發電機組對于導電滑環干擾導致的通信故障，只能通過采取停機操作保證風力發電機組的安全性，即主控系統在檢測到導電滑環通信發生錯誤后，會立即執行收槳停機，以保證風力發電機組的安全，但是這可能導致風力發電機組不必要的停機，影響風力發電機組的發電量。

發明內容

本公開的示例性實施例提供了一種風力發電機組的控制方法及其控制系統，至少解決上述技術問題和上文未提及的其它技術問題，并且提供下述的有益效果。