[发明专利]一种电动变桨距控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以增强机组电气信号稳定性和可靠性的电动变桨距控制系统。

背景技术

在水平轴大型风力发电机组中普遍采用全翼展桨距调节器，这种桨距调节器主要完成叶片桨距调节，控制叶片桨距角，在额定风速之下，保持最大风能捕获效率，当风速在额定值以上随机变化时，通过调整叶片桨距使叶片沿其纵向轴心转动，来改变气流对叶片功角，从而改变风电机组获得的空气动力转矩，使风轮转速能较好地稳定在额定值附近，以保证输出功率平稳和机组安全。在需要进行气动刹车时，桨距调节器使叶片转动到90°的最大桨距角，此时使整个桨叶收桨变为一块阻尼板，利用空气阻力的作用使风轮停止转动。

桨距调节器包括控制系统和执行机构两部分，根据执行机构的驱动方式的不同，又可分为电机驱动和液压驱动。目前，兆瓦级以上的大型风力发电机组大多采用电机驱动的电动式桨距调节器。

当前电动变桨距控制的方法是通过通讯方式接受来自风机控制器的角度命令或者速度命令，变桨控制系统根据该风机控制器的角度命令或者速度信号转换成单一的速度信号传输给叶片驱动部分。当由风机控制器一旦发生安全链信号缺失的时候，叶片就通过备用电源进行收桨。但由于风切变、湍流等效应、叶片的重力和离心力等因素，叶片载荷发生不规则变化，机组容易受到瞬时的机械冲击。在风机正常运行时一旦安全链缺失的时候，叶片便采用不受控收桨，这种不受控收桨方式会导致叶片和相关联的结构件和驱动装置产生疲劳损害，风轮直径越大这种疲劳损害的程度也越明显，其后果是降低变桨系统的使用寿命和风力发电机组的安全性和可靠性。

中国专利，专利号为CN 102011694，专利名称为《变桨控制系统》，公开了一种备用电源电压不足时进行收桨的方法，通过切换电源的技术，实现叶片的收桨。该专利已经发现了变桨控制系统频繁使用备用电源收桨的坏处，并采用了切换电源的技术来避免这个情况。但是并未从根本上解决问题。如何降低备用电源的使用频次；使用备用电源收桨时风力发电机组叶片和机组本身收到剧烈的机械冲击。

中国专利，专利号为CN 101476541，专利名称为《用于风力发电机组的独立变桨控制系统及控制方法》，公开了一种变桨控制速度给定的方法，该方法通过采集风机功率信号，轮毂转速信号，叶轮位置信号，桨叶振动信号经瞬态冲击载荷补偿控制器处理形成桨叶的变桨补偿值，在同风机功率控制器声场的变桨角度，周期性不均匀载荷补偿控制器输出耦合成一个正确的变桨控制设定值。该过程复杂，安装在叶片根部的振动传感器成本高，并对安装技术提出了较高的要求；同时方法也仅适用于以变频器驱动的变桨控制系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种可以增强机组电气信号的稳定性和可靠性，延长机组备用电源的使用寿命的电动变桨距控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动变桨距控制系统，具有风机控制器、用于接收风机控制器发出的叶片角度信号和叶片速度信号并将其合成为单一速度信号的变桨控制器、叶片驱动控制器、叶片及位于叶片上的螺母，所述的螺母上安装有采集压力信号的压力传感器，叶片驱动控制器通过由单一速度信号和压力信号合成的叶片速度信号控制叶片改变浆距。

进一步地：变桨控制器的安全链信号缺失时，变桨控制器的安全链信号缺失信息就输入到叶片驱动控制器中，叶片驱动控制器驱动叶片收桨，当叶片收桨到接近开关的位置，开关发出一个开关信号，叶片驱动控制器接受到开关信号后，将降低叶片的收桨速度，最终让叶片处于顺桨位置；当叶片驱动控制器的安全信号缺失时，系统直接启动备用电源对叶片进行收桨。

进一步地：外部轮毂的安全链信号发送器与变浆控制器无线信号连接同时有线信号连接。

本发明的有益效果：本发明的电动变桨距控制系统的叶片螺母上安装有采集压力信号的压力传感器，利用了叶片的机械载荷信息修正变桨控制器合成的单一速度信号形成叶片速度信号控制叶片改变桨距，极大的降低了由于风速急速切变引起叶片和机组受到的机械载荷震荡；变桨控制器是叶片驱动控制器的上一级控制系统，二者的安全信号是各自独立的，当变桨控制器的安全链信号缺失时，可以采用叶片驱动控制器收桨，当叶片驱动控制器信号缺失时，直接启动备用电源收桨，这极大的降低了备用电源收桨情况的发生，大大增强了备用电源的使用寿命，也降低了叶片和机组受到的机械冲击；外部轮毂的安全链信号发送器与变浆控制器无线信号连接同时有线信号连接。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。