[实用新型]一种风力发电机变桨距控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机的控制系统，尤其涉及一种风力发电机变桨距控制系统。

背景技术

采用变桨技术的风力发电机组通过变距系统可以调整叶片的桨距角，优化风轮的出力，改善风力机的输出功率特性，并消除因空气密度变化和叶片表面粗糙度对功率输出的影响。变桨距风力发电机组能主动以全顺桨方式来减少叶轮所承受的风压，具有机组起动性能好、输出功率稳定、机组结构受力小、停机方便安全和运输起吊难度小等优点。另外，通过变桨系统可以使叶片处于顺桨状态，这样在机组出现故障等情况下，极大地减小制动工况下作用在传动系统中的载荷，同时在极端风速工况下通过顺桨减小风轮上承受的推力，从而降低塔架所承受的极限载荷。为了保证在电网失电等意外情况下叶片可靠顺桨，需要给变桨距系统提供可靠的后备电源，在系统断电情况下给变桨距机构提供足够的能量，使叶片顺桨，保证机组的安全。专利号为02144809.4的中国专利公开了一种“兆瓦级风电机组变速、变距控制系统”，其缺点是液压装置漏油无法避免，造成一定的污染，而且结构复杂。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、能保障变桨安全的一种风力发电机变桨距控制系统。

本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本实用新型是一种风力发电机变桨距控制系统，其特点是，

它由中控柜、由中控柜控制的若干个并联的轴柜、以及由每一个轴柜单独控制的一组直流电机及传动装置构成；

所述的中控柜包括PLC(可编程控制器)控制单元和控制接口；

所述的轴柜设有电机驱动器，电机驱动器联接保护电路驱动直流电机及传动装置；轴柜内还设有与电机驱动器并联的充电电路，充电电路一端与中控柜联接，另一端联接充电电池组，充电电池组再与保护电路联接，充电电路在PLC控制单元给出指令后，控制充电电池组充电；

所述的直流电机输出齿轮上设有位置传感器1，直流电机上还设有热保护开关、温度传感器和加热器，温度传感器、加热器和热保护开关与PLC控制单元联接，在低温工作条件时，提供直流电机电枢辅助加热；

所述的传动机构包括减速器和驱动齿轮；

上位机(风力发电机主机)通过控制接口将位置信号发送至中控柜，经PLC控制单元的位置调节器处理后，给出以-10V～+10V电压形式输出的υ信号，υ信号经电机驱动器的速度调节器处理后，给出以电压形式输出的U信号驱动直流电机，直流电机输出的ω角速度信号经减速器减速后，输出ω₁角速度信号，减速后的转轴联接驱动齿轮带动桨叶进行转动，桨叶则按得到的ω₁角速度信号进行变桨运转；

设置在桨叶转动齿轮上的位置传感器2适时将桨叶转动的位置信号通过编码器选择反馈给PLC控制单元进行处理；位置传感器1将电机轴转动的位置信号通过编码器选择反馈给PLC控制单元进行处理，形成位置闭环。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通以以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种风力发电机变桨距控制系统，其特点是，所述的位置传感器1为编码器1，所述的位置传感器2为编码器2。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通以以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种风力发电机变桨距控制系统，其特点是，所述的直流电机输出齿轮上还设有速度传感器，速度传感器将直流电机输出的ω角速度信号反馈给电机驱动器进行处理，形成速度环。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通以以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种风力发电机变桨距控制系统，其特点是，所述的速度传感器为测速发电机。

本实用新型所述的一种风力发电机变桨距控制系统中，所述的轴柜可以若干个，其个数一般与桨叶个数相对应，优选3个。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通以以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种风力发电机变桨距控制系统，其特点是，所述的充电电池组为配备具有AGM技术的免维护充电电池，在紧急情况时，充电电池组通过保护电路，为直流电机及传动机构供电。

与现有技术相比，本实用新型控制系统具有以下优点：

1、PLC控制单元实现包括了桨叶转角位置闭环、电池充电控制、箱体温度控制和故障处理等多项功能；

2、上位机发送给PLC控制单元的为单一的位置信号，当位置信号未发生或出现错误时，PLC控制单元则认为是故障，并适时作出命令将风叶调整到安全位置即顺桨位置，从而使其控制程序更简单化，增加了其运行的可靠性；