[發(fā)明專利]儲(chǔ)能式液壓型風(fēng)電機(jī)組的高電壓穿越控制系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110916627.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-11
• 公開（公告）號(hào): CN113638842A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高偉;桂嘉妮;陳立娟;艾超;張琳;鄭鵬飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): F03D7/04
• 分類號(hào): F03D7/04;F03D9/17;F03D9/25;F03D17/00;F03D80/00;H02J3/38;H02P9/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

1.儲(chǔ)能式液壓型風(fēng)電機(jī)組的高電壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)力機(jī)部分、液壓傳動(dòng)部分、液壓儲(chǔ)能部分和并網(wǎng)部分，風(fēng)力機(jī)部分包括風(fēng)速傳感器(1)和風(fēng)力機(jī)(2)，液壓傳動(dòng)部分包括低速大扭矩定量泵(5)、第一單向閥(7)、第二單向閥(8)、補(bǔ)油泵(10)、補(bǔ)油油箱(11)、流量傳感器(13)、轉(zhuǎn)速控制器(14)、變量馬達(dá)(15)和功率控制器(25)，液壓儲(chǔ)能部分包括變量泵/馬達(dá)(17)、油箱(19)和蓄能器(18)，并網(wǎng)部分包括發(fā)電機(jī)(20)、并網(wǎng)柜(21)和電網(wǎng)(22)；

所述風(fēng)力機(jī)(2)通過第一傳動(dòng)軸(3)與低速大扭矩定量泵(5)的主軸同軸連接；所述低速大扭矩定量泵(5)的進(jìn)油口通過低壓管路(24)與變量馬達(dá)(15)的排油口連接并通過低壓管路(24)吸油，低速大扭矩定量泵(5)的壓油口通過高壓管路(6)與變量馬達(dá)(15)的吸油口連接并通過高壓管路(6)輸出高壓油；所述變量馬達(dá)(15)的主軸通過第二傳動(dòng)軸(26)依次與變量泵/馬達(dá)(17)的主軸和發(fā)電機(jī)(20)的主軸同軸連接；所述發(fā)電機(jī)(20)通過并網(wǎng)柜(21)與電網(wǎng)(22)連接；

所述變量泵/馬達(dá)(17)的一端與油箱(19)連接，變量泵/馬達(dá)(17)的另一端通過儲(chǔ)能管路(23)與蓄能器(18)連接，用于儲(chǔ)能器(18)的儲(chǔ)能和放能以及控制網(wǎng)側(cè)功率的注入和吸收；

所述補(bǔ)油泵(10)的吸油口與補(bǔ)油油箱(11)相連，補(bǔ)油泵(10)的壓油口分別與第一單向閥(7)和第二單向閥(8)連接，第一單向閥(7)的另一端與高壓管路(6)連接，第二單向閥(8)的另一端與低壓管路(24)連接；

所述功率控制器(25)的輸入端分別連接風(fēng)速傳感器(1)、第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(4)、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(16)和并網(wǎng)柜(21)，功率控制器(25)的輸出端連接變量泵/馬達(dá)(17)；所述風(fēng)速傳感器(1)安裝于風(fēng)力機(jī)(2)前側(cè)；所述第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(4)安裝于第一傳動(dòng)軸(3)上；所述第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(16)安裝于第二傳動(dòng)軸(26)上；

所述轉(zhuǎn)速控制器(14)的輸入端分別連接流量傳感器(13)、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(16)和并網(wǎng)柜(21)，轉(zhuǎn)速控制器(14)的輸出端連接變量馬達(dá)(15)；所述流量傳感器(13)安裝于高壓管路(6)上。

2.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能式液壓型風(fēng)電機(jī)組的高電壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓管路(6)與低壓管路(24)之間跨接有安全閥(12)，當(dāng)管道壓力超過設(shè)定值時(shí)，安全閥(12)將自動(dòng)泄壓以起到限壓保護(hù)設(shè)備與管道的作用。

3.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能式液壓型風(fēng)電機(jī)組的高電壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)油泵(10)的壓油口與補(bǔ)油油箱(11)之間設(shè)置有第一溢流閥(9)，補(bǔ)油泵(10)與第一溢流閥(9)共同維持系統(tǒng)回路的壓力，以保證泵出口壓力恒定。

4.一種基于權(quán)利要求1所述控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，

當(dāng)電網(wǎng)(22)出現(xiàn)故障導(dǎo)致電壓升高時(shí)，通過轉(zhuǎn)速控制器(14)控制變量馬達(dá)(15)擺角的開度，以減小風(fēng)力機(jī)(2)的動(dòng)能并將風(fēng)力機(jī)(2)的機(jī)械能傳輸給發(fā)電機(jī)(20)，同時(shí)通過功率控制器(25)控制變量泵/馬達(dá)(17)擺角的開度，實(shí)現(xiàn)蓄能器(18)中能量的快速釋放，以供電網(wǎng)(22)能量的需求；

當(dāng)故障消除后，通過轉(zhuǎn)速控制器(14)動(dòng)態(tài)規(guī)劃變量馬達(dá)(15)的排量，同時(shí)通過功率控制器(25)規(guī)劃變量泵/馬達(dá)(17)的排量動(dòng)作指令，使得變量泵/馬達(dá)(17)處于泵工況下，將能量存儲(chǔ)于蓄能器(18)中，支撐電網(wǎng)(22)恢復(fù)至故障前的狀態(tài)，完成高電壓穿越。

5.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)電網(wǎng)(22)出現(xiàn)故障導(dǎo)致電壓升高時(shí)，通過轉(zhuǎn)速控制器(14)控制變量馬達(dá)(15)擺角的開度的具體流程為：

第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(16)采集變量馬達(dá)(15)的轉(zhuǎn)速，流量傳感器(13)采集高壓管路(6)的流量，并網(wǎng)柜(21)采集電網(wǎng)(22)的頻率和電壓；

轉(zhuǎn)速控制器(14)根據(jù)流量傳感器(13)、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(16)和并網(wǎng)柜(21)采集的參數(shù)輸出控制信號(hào)給變量馬達(dá)(15)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變量馬達(dá)(15)擺角的控制，減小變量馬達(dá)(15)的排量，使高壓管路(6)內(nèi)高壓油的油壓迅速升高，從而減小低速大扭矩定量泵(5)的轉(zhuǎn)速，將存儲(chǔ)于風(fēng)力機(jī)(2)中的能量釋放出來。

6.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)電網(wǎng)(22)出現(xiàn)故障導(dǎo)致電壓升高時(shí)，通過功率控制器(25)控制變量泵/馬達(dá)(17)擺角的開度的具體流程為：

風(fēng)速傳感器(1)采集風(fēng)速，第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(4)采集風(fēng)力機(jī)(2)的轉(zhuǎn)速并輸出葉輪轉(zhuǎn)矩，第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(16)采集發(fā)電機(jī)(20)轉(zhuǎn)矩，并網(wǎng)柜(21)采集發(fā)電機(jī)(20)的輸出功率和電網(wǎng)(22)電壓；

功率控制器(25)根據(jù)風(fēng)速傳感器(1)、第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(4)、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(16)和并網(wǎng)柜(21)采集的參數(shù)輸出控制信號(hào)給變量泵/馬達(dá)(17)，增大變量泵/馬達(dá)(17)的擺角，使變量泵/馬達(dá)(17)處于馬達(dá)工況，進(jìn)而使蓄能器(18)輸出高壓油，快速釋放蓄能器(18)中的能量。