[發明專利]一種無液壓剎車的風電機組偏航控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 202011135933.3
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112253388A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 趙勝武;謝敬朗;劉海林;易東;胡作;胡小華
• 申請（專利權）人: 重慶華昭電氣設備有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D7/04
• 代理公司: 重慶啟恒騰元專利代理事務所(普通合伙) 50232
• 代理人: 萬建

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及一種無液壓剎車的風電機組偏航控制系統，包括主控制器、主變頻驅動器、若干從變頻驅動器以及若干偏航電機，所述主控制器通過CANBUS總線與所述主變頻驅動器連接，所述主變頻驅動器和各從變頻驅動器依次通過CANBUS總線進行連接，所述主變頻驅動器和若干從變頻驅動器分別通過連接線對應連接一個偏航電機，所述主控制器通過控制線分別與若干所述偏航電機的制動器連接。本發明還公開了一種無液壓剎車的風電機組偏航控制系統的控制方法。本發明偏航同步控制，負荷均衡分配，電流更均衡，減少打齒造成的齒輪損傷。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，特別是涉及一種無液壓剎車的風電機組偏航控制系統及控制方法。

背景技術

偏航系統是風電機組控制系統的重要組成部分，其作用在于當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩地對準風向，以便風輪獲得最大的風能，以在相同的風速狀態下向電網輸送更多的電能。

為避免因偏航系統載荷方向、大小突變導致機艙不受控旋轉，同時為了避免機艙在整個偏航過程中因突然出現順時針或逆時針方向的力而導致機艙突然加速或反向運動，因此需要為機艙施加合適的偏航阻尼(通常稱為偏航保持力矩)保障整個偏航過程的安全性。

傳統偏航系統中的偏航電機是由軟啟動器、接觸器或普通變頻器進行一拖多的粗放型控制，采用液壓剎車部分投入的液壓阻尼為偏航系統提供偏航保持力矩(一般為50％液壓剎車片投入，即半阻尼狀態)，而這種傳統方式在偏航動作過程中剎車片與制動盤之間存在較大的滑動摩擦。因此，傳統偏航系統存在以下問題：

1)機械結構沖擊較大、負載無法平衡；

2)液壓剎車片磨損速度快、后期運維成本高；

3)偏航過程噪音較大等問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種無液壓剎車的風電機組偏航控制系統及控制方法，采用變頻驅動器驅動三相同步偏航電機提供電磁阻尼取代液壓剎車部分，能夠有效解決傳統偏航系統存在機械結構沖擊較大、負載不平衡、液壓剎車片磨損速度快、偏航過程噪音較大等問題，可提升系統的偏航性能，提升機組的環境適應性，降低產品成本及機組后期運維成本。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種無液壓剎車的風電機組偏航控制系統，包括主控制器、主變頻驅動器、若干從變頻驅動器以及若干偏航電機，所述主控制器通過CANBUS總線與所述主變頻驅動器連接，所述主變頻驅動器和各從變頻驅動器依次通過CANBUS總線進行連接，所述主變頻驅動器和若干從變頻驅動器分別通過連接線對應連接一個偏航電機，所述主控制器通過控制線分別與若干所述偏航電機的制動器連接。

本技術方案中，主控制器為PLC控制器，主變頻驅動器通過CANBUS總線與主控PLC相連(用于給定頻率、控制字、主從電機選擇、電機力矩、電機電流、電機溫度等信號傳輸)；主變頻驅動器與各從變頻驅動器之間也通過CANopen通信方式傳遞信號(主、從變頻驅動器選定是依據參數而設定的，實際為同型號的變頻驅動器)；同時各變頻驅動器之間另外還有一條CANBUS總線相連專門用于偏航電機的同步控制，以確保各偏航電機出力均勻；變頻驅動器與偏航電機采用一對一拖動的方式，電機制動器由主控PLC統一控制；本技術方案取消了傳統偏航的液壓剎車，取代液壓剎車功能的是變頻驅動控制同步電機產生的電磁阻尼力矩和電機自帶的制動器力矩。該偏航系統在主、從偏航電機共同作用下，僅以偏航電機的扭矩保持機頭位置固定，完全松開液壓剎車進行無磨損偏航。偏航控制系統控制偏航電機經減速裝置連接小齒輪，下方通過小齒輪與大齒輪嚙合傳動偏航。為保證風機在停止偏航時，不會因葉片受風載荷而被動偏離風向的情況，偏航電機制動器力矩的選型應根據風力發電機組具體載荷計算而選定。由于變頻驅動器及同步電機的轉矩響應速度遠快于液壓系統的響應速度，故可以在偏航的過程中根據風載變化情況靈活調整電磁阻尼，以取代液壓剎車，實現無磨損偏航。