[發明專利]一種風電機組液壓變槳系統的控制方法

在審

• 申請號: 202210381747.0
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN114909257A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 柳黎明;周民強;莊劍余;朱長江;宋曉陽;林周泉
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 施雨婧

一種風電機組液壓變槳系統的控制方法，包括以下步驟：S1：獲取液壓缸的相關參數；S2：根據S1中的相關參數建立液壓缸活塞位置公式；S3：根據S1中的相關參數和S2中的液壓缸活塞位置公式建立活塞推力公式；S4：根據S1中的相關參數和S3中的活塞推力公式建立變槳轉矩公式，計算變槳轉矩；S5：根據S1中的相關參數和S2中的液壓缸活塞位置公式建立比例閥控制信號公式，計算得到比例閥控制信號；S6：根據變槳轉矩和比例閥控制信號對液壓變槳系統進行控制。本發明實現將目前成熟電動變槳控制算法間接移植到液壓變槳的控制上，解決國外采用液壓變槳系統的孤兒機組的廠家退出中國市場后，其后續技改升級和技術優化難題。

技術領域

本發明涉及風電機組控制領域，尤其是指一種風電機組液壓變槳系統的控制方法。

背景技術

液壓變槳系統具有傳動力矩大、重量輕、定位準確、執行機構動態響應速度快等特點，國外主流風機廠家Vestas和Gemesa均采用了液壓變槳系統。液壓變槳系統的主要執行機構為機械連桿機構與液壓缸，電動變槳系統的主要執行機構是變槳電機和驅動器，兩者在結構設計上的巨大差異，導致電動變槳系統替換原有的液壓變槳系統是幾乎不可能任務。隨著國外主流風機廠家陸續退出中國市場后，因國外風機廠家知識產權保護，及液壓變槳和電動變槳在結構設計和控制路線巨大差異，導致了留在國內采用液壓變槳系統的孤兒機組，其后續升級和優化成了當前風電市場一大難題。

發明內容

本發明是為了克服現有技術的國內采用液壓變槳系統的孤兒機組，其后續升級和優化困難的問題，提供一種風電機組液壓變槳系統的控制方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種風電機組液壓變槳系統的控制方法，包括以下步驟：S1：獲取液壓缸的相關參數；S2：根據S1中的相關參數建立液壓缸活塞位置公式；S3：根據S1中的相關參數和S2中的液壓缸活塞位置公式建立活塞推力公式；S4：根據S1中的相關參數和S3中的活塞推力公式建立變槳轉矩公式，計算變槳轉矩；S5：根據S1中的相關參數和S2中的液壓缸活塞位置公式建立比例閥控制信號公式，計算得到比例閥控制信號；S6：根據變槳轉矩和比例閥控制信號對液壓變槳系統進行控制。本發明通過對變槳液壓缸執行機構的動態幾何分析，根據相關參數將液壓缸的活塞直線運動和葉片圓周運動的非線性關系，用一個數學公式表示；通過對正常運行時液壓缸活塞的動態受力分析，相關參數將控制比例閥控制信號與液壓缸活塞行程及對應的變槳角度建立數學控制模型，從而實現將目前成熟電動變槳控制算法間接移植到液壓變槳的控制上，解決國外采用液壓變槳系統的孤兒機組的廠家退出中國市場后，其后續技改升級和技術優化難題。

作為本發明的優選方案，所述相關參數包括：液壓缸固定支點到輪轂旋轉中心的長度L、葉片順槳時的液壓變槳執行機構的扭力臂r、液壓缸固定支點到輪轂旋轉中心連線的夾角α₀、變槳角度θ、面積參數S_a和S_b、缸腔壓力P_a和P_b、實際槳距角θ_實際和參考槳距角θ_參考。

作為本發明的優選方案，所述液壓缸活塞位置公式具體為：

其中，l為液壓缸活塞伸出的長度，θ為變槳角度，α₀為液壓缸固定支點到輪轂旋轉中心連線的夾角，L為液壓缸固定支點到輪轂旋轉中心的長度，r為葉片順槳時的液壓變槳執行機構的扭力臂。

作為本發明的優選方案，所述活塞推力公式具體為：

其中，η為液壓缸活塞上的粘性阻尼系數，P_a和P_b為缸腔壓力，S_a和S_b為面積參數，為液壓缸活塞位置x的微分。

作為本發明的優選方案，所述變槳轉矩公式具體為：