一種基于電動有效阻尼的獨立變槳系統的制作方法
【專利摘要】一種基于電動有效阻尼的獨立變槳系統，屬于風力發電【技術領域】。所述每個葉片均具有獨立的變槳裝置，所述變槳裝置包括變槳控制器、變槳驅動器、電動阻尼器及變槳電機，所述變槳驅動器分別連接變槳電機和電動阻尼器，變槳控制器連接變槳驅動器，三個變槳控制器分別連接風機主控控制器。本實用新型風力機的每支葉片根據自身的控制規律獨立地變化槳距角，通過分別動態調節三個葉片的變槳角度，使每個葉片能夠獲取不同的目標位置，降低動平衡載荷，并對不對稱轉子載荷補償，減小槳葉受風的拍打震動，降低傳動鏈應力沖擊。在高風速時，通過輸出變化的發電機轉矩和獨立變槳角來降低風輪轉速與電功率波動，同時也能減小齒輪箱轉矩尖峰。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于風力發電【技術領域】，特別是涉及一種基于電動有效阻尼的獨立變槳方 法及變槳系統。 -種基于電動有效阻尼的獨立變槳系統
【背景技術】
[0002] 目前的風力發電機組的變槳距控制機構通常是通過電磁扭矩控制系統對風力機 三個槳葉進行統一控制，即槳葉節距角變化一致。但由于在整個風輪掃及面上風速并不均 勻，由此會產生槳葉扭矩的波動并影響到風力機傳動機構的機械應力及其疲勞壽命。顯然 對三個槳葉進行單獨控制更為合理。采用傳統統一控制的變槳距控制方式不能有效地保持 電功率和風輪轉速穩定的多目標控制。
[0003] 目前現有技術存在的問題：1、傳統變槳控制方式在保持穩定的風輪轉速下，不能 有效地降低電功率波動。2、統一變槳的風機所有槳葉由一個控制機構控制，進行相同的槳 距角變化，因此一個變槳控制執行機構故障，必須停機維修。3、目前的獨立變槳技術中常見 的方案是，槳距角計算通常通過在輪轂內外裝額外的位置傳感器或在機艙內的主控安裝應 變傳感器測量槳葉的位置，從而得到槳葉位置，進而分別計算每個槳葉的角度設定值。這種 測量方法需要增加傳感器及額外的硬件設備，而且需要連接傳感器或測量設備，增加了風 機內部的電纜連接，降低了風機整體運行的可靠性，且傳感器測量時也容易造成信號干擾。
【發明內容】
[0004] 針對上述存在的技術問題，本發明提供一種基于電動有效阻尼的獨立變槳方法及 變槳系統。
[0005] 采用電動有效阻尼獨立變槳控制，根據其在風機的水平軸垂直平面內旋轉時所處 的不同位置，通過變槳控制器計算和控制每個槳葉各自的槳距角，從而獨立地變化槳距角， 同時驅動器帶動變槳電機分別動態調節三個葉片的變槳角度，對變槳角度進行獨立修正。
[0006] 本發明包括置于輪轂內的3套獨立的電動變槳系統，通過電動阻尼器檢測每個驅 動器的電流確定3個槳葉所處空間位置，根據算法計算3個槳葉目標獨立變槳角度設定值， 從而對變槳角度進行獨立修正。
[0007] 本發明一種基于電動有效阻尼的獨立變槳系統，所述每個葉片均具有獨立的變槳 裝置，所述變槳裝置包括變槳控制器、變槳驅動器、電動阻尼器及變槳電機，所述變槳驅動 器分別連接變槳電機和電動阻尼器，變槳控制器連接變槳驅動器，三個變槳控制器分別連 接風機主控控制器；通過風機主控控制器分別控制三個變槳控制器。
[0008] 本發明的有益效果：
[0009] 1.本發明采用電動有效阻尼的多變量控制的風力發電機組，在高風速時，通過輸 出變化的發電機轉矩和獨立變槳角來降低風輪轉速與電功率波動，同時也能減小齒輪箱轉 矩尖峰。
[0010] 2.本發明采用電動有效阻尼獨立變槳控制，是指風力機每支葉片根據自身的控制 規律獨立地變化槳距角，通過分別動態調節三個葉片的變槳角度，使每個葉片能夠獲取不 同的目標位置，降低動平衡載荷，并對不對稱轉子載荷補償。通過控制發電機電磁轉矩，調 節風機速度進而控制風機的輸出功率。
[0011] 3.本發明獨立變槳系統也能夠作為剎車使用，通過轉動葉片來使槳葉停止運作。 即使其中一個槳葉的變槳裝置出現故障，也可以實現剎車功能，避免一個槳葉的變槳裝置 故障就必須停機的問題。
[0012] 4.本發明電動有效阻尼獨立變槳控制系統，可以應付自然界中風力在風輪平面上 分布不均的問題，提高風能利用率，減小槳葉受風的拍打震動，降低傳動鏈應力沖擊。還能 夠降低風機構件上的疲勞負載。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明的結構框圖。
[0014] 圖2為本發明的控制方法流程圖。
[0015] 圖3為圖2中目標獨立變槳角度設定值算法流程圖。
[0016] 圖中：1.變槳電機，2.電動阻尼器，3.變槳驅動器，4.變槳控制器，5.風機主控控 制器。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例具體描述本發明。
[0018] 實施例：如圖1所示，所述每個葉片均具有獨立的變槳裝置，所述變槳裝置包括變 槳控制器4、變槳驅動器3、電動阻尼器2及變槳電機1，所述變槳驅動器3分別連接變槳電 機1和電動阻尼器2,變槳控制器4連接變槳驅動器3,三個變槳驅動器3分別連接風機主 控控制器5。
[0019] 其中變槳電機1作為執行器，實際能夠帶動風機的槳葉進行轉動，其動力由變槳 驅動器3提供，電動阻尼器2連接在變槳電機1和變槳驅動器3之間，電動阻尼器2在變槳 電機1動作時提供電動有效阻尼，同時電動阻尼器2也實時檢測變槳電機1的運行狀態，通 過控制變槳驅動器3及電動阻尼器2接收反饋信號，三個變槳控制器4分別連接在風機主 控控制器5上，以此來完成整個系統的控制。
[0020] 本發明變槳控制方法如下：所述風機每一槳葉根據其在風機的水平軸垂直平面內 旋轉時所處的不同位置，通過變槳控制器4計算和控制每個槳葉各自的槳距角，從而獨立 地變化槳距角。通過電動阻尼器2檢測每個槳葉變槳驅動器3的電流，確定三個槳葉所處 的空間位置，同時變槳驅動器3帶動變槳電機1分別動態調節三個葉片的變槳角度，對變槳 角度進行獨立修正。
[0021] 本發明變槳控制方法，具體包括如下步驟：
[0022] ( 1)風機主控控制器5下發給三個變槳控制器4的槳葉角度控制命令，即槳葉角度 設定值；
[0023] (2)變槳控制器4接收風機主控控制器5下發的統一變槳的槳葉角度設定值。
[0024] (3)變槳控制器4讀取變槳驅動器3當前的電壓信號和電動阻尼器2檢測到的變 槳電機1電流信號，得到三個槳葉所處空間方位位置；
[0025] (4)變槳控制器4根據三個槳葉所處空間方位位置，計算三個槳葉目標獨立變槳 角度設定值；
[0026] (5)三個變槳控制器4將上述目標獨立變槳角度設定值命令轉換為電壓控制信號 分別下發給變槳驅動器3和電動阻尼器2 ;
[0027] (6)變槳驅動器3和電動阻尼器2收到來自變槳控制器4的電壓控制信號命令后， 通過輸出電流和頻率信號控制變槳電機1，使其帶動槳葉運行到目標角度值；
[0028] (7)變槳電機1執行成功后會跳轉到第（2)步驟；如果執行不成功或則退出程序。
[0029] 所述第（4)步中計算三個槳葉的目標獨立變槳角度設定值，其計算方法包括如下 步驟：
[0030] I .變槳控制器4獲取到三個槳葉所處空間方位位置eBi;
[0031] II .根據槳葉位置方位角Θ Bi計算獨立變槳加權值Ki :
[0032]
【權利要求】
1. 一種基于電動有效阻尼的獨立變槳系統，其特征在于：所述每個葉片均具有獨立的 變槳裝置，所述變槳裝置包括變槳控制器、變槳驅動器、電動阻尼器及變槳電機，所述變槳 驅動器分別連接變槳電機和電動阻尼器，變槳控制器連接變槳驅動器，三個變槳控制器分 別連接風機主控控制器；通過風機主控控制器分別控制三個變槳控制器。
【文檔編號】F03D7/00GK203867777SQ201420098265
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】韋永清, 蔡曉峰, 劉衍選, 趙炳勝 申請人:沈陽華創風能有限公司, 青島華創風能有限公司, 通遼華創風能有限公司, 寧夏華創風能有限公司