專利名稱：風力發電機偏航控制系統的制作方法
技術領域：
風力發電機偏航控制系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種風力發電機偏航系統，尤其涉及一種風力發電機偏航控制系統。
背景技術：
[0002]在大型風力發電機組中，根據風速風向儀信號通過偏航系統來實現機艙的對風功能，一方面使風中的能量能夠最大限度的控制在風輪轉子區域內流動，另一方面能夠減少風機的疲勞載荷。[0003]目前在大型風力發電機中較為流行的偏航系統都使用電機作為執行器，電動偏航系統一般將偏航電機直接連接到三相交流電源上，通過繼電器的吸合與斷開控制偏航電機轉動的方向，并且電機轉速始終恒定并無法控制。偏航電機帶動偏航減速機轉動，通過減速機小齒輪與偏航軸承大齒圈的機械剛性嚙合使機艙轉動。[0004]然而隨著風機控制技術的不斷發展，始終恒定的偏航速度是不能滿足風機控制要求的。例如風機處于發電狀態和待風狀態時偏航速度是不同的，臺風風況時和一般風況時偏航速度也是有所不同的。實用新型內容[0005]本實用新型提供一種風力發電機偏航控制系統，用以解決現有技術中的缺陷，通過偏航變頻器實現對偏航電機的控制，實現對偏航速度的設定，滿足在不同狀態下對偏航速度的靈活調整，使風機能夠達到更好的控制效果。[0006]本實用新型實施例提供一種風力發電機偏航控制系統，包括用于檢測當前風向的風速風向儀、用于檢測機艙當前位置的機艙位置檢測裝置、用于根據獲取的機艙偏航期望值信息和當前位置信息計算出機艙偏航期望值并形成控制指令的主控制器、用于驅動機艙轉動的至少一偏航電機和獲取該控制指令以控制所述偏航電機動作的偏航變頻器；所述偏航變頻器與所述主控制器、所述偏航變頻器與所述各偏航電機、所述主控制器與所述風速風向儀、所述主控制器與所述機艙位置檢測裝置分別連接。[0007]其中，所述主控制器為PLC，所述PLC和偏航變頻器均設置有通訊接口，所述通訊接口之間通過現場總線連接。所述現場總線為CAN總線或PR0FIBUS總線等。[0008]進一步地，所述風速風向儀設置在所述機艙頂部。[0009]進一步地，所述偏航電機為異步電機。[0010]特別是，每臺所述偏航電機與一臺偏航減速機傳動連接，所述偏航減速機的齒輪均與所述偏航軸承齒圈嚙合。[0011]本實用新型提供的風力發電機偏航控制系統，采用變頻器控制偏航電機能夠實現偏航速度的設定和控制，使風機能夠達到更好的控制效果，并且能夠在偏航動作啟動和停止狀態時起到對電機沖擊電流的緩沖作用。同時，偏航變頻器還能夠實時監測偏航電機的運行狀態。3
[0012]圖1為本實用新型的結構框圖。[0013]附圖標記[0014]1-風速風向儀； 2-機艙位置檢測裝置； 3-主控制器；[0015]4-偏航變頻器； 5-偏航電機；6-偏航減速機；[0016]7-偏航軸承齒圈； 8-CAN總線。
具體實施方式
[0017]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。[0018]如圖1所示，本實用新型實施例提供一種風力發電機偏航控制系統，該系統包括用于檢測當前風向的風速風向儀1、用于檢測機艙當前位置的機艙位置檢測裝置2、用于根據獲取的機艙偏航期望值信息和當前位置信息計算出機艙偏航期望值并形成控制指令的主控制器3、用于驅動機艙轉動的至少一偏航電機5和獲取該控制指令以控制所述偏航電機5動作的偏航變頻器4 ；偏航變頻器4與主控制器3、偏航變頻器4與各偏航電機5、主控制器3與風速風向儀1、主控制器3與機艙位置檢測裝置2分別連接。[0019]風速風向儀1測出當前風向，機艙位置檢測裝置2檢測出機艙當前位置，主控制器 3采集該當前風向信息和機艙當前位置信息并根據采集的信息計算出機艙的偏航期望值形成控制指令，然后經通信系統或數據連接線發送到偏航變頻器4，該偏航變頻器4根據該控制指令控制偏航電機5轉動，然后通過偏航電機5帶動偏航減速機6轉動來達到機艙偏航的目的。此偏航控制系統還能夠實現對偏航電機5的運行狀況信息進行采集，然后通過通信網絡上傳到主控制器3，便于現場調試及在機組運行時的控制。[0020]與現有技術相比，本實用新型所述的風力發電機偏航控制系統，通過偏航變頻器4 控制偏航電機5，改善了偏航電機5啟動和停止的動態特性，并能夠實現偏航系統的角速度控制，使風機能夠達到更好的控制效果。[0021]本實用新型為大型風力發電機偏航控制系統，主控制器3負責采集、處理數據并向偏航變頻器4發送指令，偏航變頻器4接收指令控制一臺或多臺偏航電機5轉動，本實施例中偏航系統采用一臺變頻器拖動四臺偏航電機5的方式，偏航電機5平均分配在偏航軸承齒圈7的四周，其中偏航電機5采用異步電機，每臺所述偏航電機5與一臺偏航減速機 6傳動連接，偏航減速機6的齒輪均與偏航軸承齒圈7嚙合。通過偏航減速機6的齒輪與偏航軸承齒圈的機械剛性嚙合使機艙轉動，并且偏航變頻器4將當前偏航系統的運行狀況反饋到主控制器3，運行狀況包括期望給定、溫度測量、電壓測量、開關量輸入、開關量輸出等。在此系統中，采用PLC作為主控制器3，變頻器作為偏航電機5驅動器，CAN總線8(或 PR0FIBUS總線)作為主控制器3和偏航變頻器4之間的通信系統，風速風向儀1安裝在機艙的頂端，機艙位置檢測裝置2安裝在偏航軸承齒圈7上或安裝在偏航減速機6與偏航軸承齒圈7嚙合的齒輪上。[0022]采用偏航變頻器4對偏航電機5進行啟動和停機時，過渡時間可調，速度平穩且電流較小，可以使偏航電機5得到保護。[0023]上述風力發電機組偏航控制系統可以通過通信系統實現主控制器3對偏航系統的控制，它能實現偏航角度和角速度的控制，為實現更先進的風機控制策略奠定了良好的基礎，保證風機能夠處于最佳的運行狀態。本實用新型的風力發電機偏航控制系統，通過偏航變頻器4控制偏航電機5，改善了偏航電機5啟動和停止的動態特性，并能夠實現偏航系統的角速度控制，使風機能夠達到更好的控制效果。[0024]最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求1.一種風力發電機偏航控制系統，其特征在于，包括用于檢測當前風向的風速風向儀、 用于檢測機艙當前位置的機艙位置檢測裝置、用于根據獲取的機艙偏航期望值信息和當前位置信息計算出機艙偏航期望值并形成控制指令的主控制器、用于驅動機艙轉動的至少一臺偏航電機，以及用于獲取所述控制指令以控制所述偏航電機動作的偏航變頻器；所述偏航變頻器與所述主控制器、所述偏航變頻器與各偏航電機、所述主控制器與所述風速風向儀、所述主控制器與所述機艙位置檢測裝置分別連接。
2.根據權利要求1所述的風力發電機偏航控制系統，其特征在于，所述主控制器為 PLC,所述PLC和偏航變頻器均設置有通訊接口，所述通訊接口之間通過現場總線連接。
3.根據權利要求2所述的風力發電機偏航控制系統，其特征在于，所述風速風向儀設置在所述機艙頂部。
4.根據權利要求1、2或3所述的風力發電機偏航控制系統，其特征在于，所述偏航電機為異步電機。
5.根據權利要求4所述的風力發電機偏航控制系統，其特征在于，每臺所述偏航電機與一臺偏航減速機傳動連接，各偏航減速機的齒輪均與所述偏航軸承齒圈嚙合。
專利摘要本實用新型公開了一種風力發電機偏航控制系統，包括用于檢測當前風向的風速風向儀、用于檢測機艙當前位置的機艙位置檢測裝置、用于根據獲取的機艙偏航期望值信息和當前位置信息計算出機艙偏航期望值并形成控制指令的主控制器、用于驅動機艙轉動的至少一偏航電機和獲取該控制指令以控制所述偏航電機動作的偏航變頻器；所述偏航變頻器與所述主控制器、所述偏航變頻器與所述各偏航電機、所述主控制器與所述風速風向儀、所述主控制器與所述機艙位置檢測裝置分別連接。采用變頻器控制偏航電機能夠實現偏航速度的設定和控制，使風機能夠達到更好的控制效果，并能在偏航動作啟動和停止狀態時對電機沖擊電流起到緩沖作用。
文檔編號F03D7/00GK202250602SQ201120291648
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者劉振杰, 李磊, 焦立盈, 王建勇, 胡渭 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司