[发明专利]一种基于压力检测的无阻尼液压偏航系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于压力检测的无阻尼液压偏航系统，其特征在于：它是由电机(1)、油泵(2)、溢流阀(3)、油箱(4)、单向阀(5)、压力继电器(6)、蓄能器(7)及其安全阀组(8)、比例换向阀(9)、单向阀(10)、溢流阀(11)、低速大扭矩液压马达(12)、偏航齿轮(13)、压力传感器(14)、偏航编码器(15)、机舱内啮合齿圈(16)、偏航计数器(17)和风速风向仪(18)以及连通于油泵和所述液压马达之间的油管L1、L2构成；

所述电机(1)带动油泵(2)转动向液压偏航系统供油；油泵(2)出口端顺序连接溢流阀(3)、单向阀(5)、蓄能器(7)、压力继电器(6)和比例换向阀(9)的一端；蓄能器(7)另一端与蓄能器安全阀组(8)连接；比例换向阀(9)的两个输出端与低速大扭矩液压马达(12)两端连接，同时低速大扭矩液压马达(12)两端与两组单向阀(10)和溢流阀(11)的一端连接，单向阀(10)和溢流阀(11)的另一端与油箱(4)连接；低速大扭矩液压马达(12)输出轴与偏航齿轮(13)连接；偏航齿轮(13)与机舱内啮合齿圈(16)相啮合；机舱内啮合齿圈(16)处安装有偏航编码器(15)和偏航计数器(17)；风速风向仪(18)安装在机舱上；

所述油泵(2)出口通过单向阀(5)与蓄能器(7)连通；蓄能器(7)连接有蓄能器安全阀组(8)，蓄能器(7)为偏航系统提供辅助动力源，可使油泵(2)处于间歇工作状态，既节约能源，降低设备制造成本，又保证在缺电和断电情况下偏航系统的正常运行；蓄能器安全阀组(8)能够保证蓄能器(7)的安全使用，防止发生由温度和压力变化引起的事故；电机(1)启动和停止，由蓄能器(7)出口管路的压力继电器(6)控制，实现油泵(2)为蓄能器(7)补油功能；

所述低速大扭矩液压马达(12)用于驱动偏航齿轮(13)，提供足够转矩推动机舱内啮合齿圈(16)转动，从而带动机舱连同风轮转动；低速大扭矩液压马达(12)为四台沿机舱内啮合齿圈(16)圆周均匀布置，可保证机舱内啮合齿圈(16)获得对称的驱动力矩，避免偏载现象；

所述低速大扭矩液压马达(12)进出口管路均连接溢流阀(11)和单向阀(10)；溢流阀(11)起安全阀作用，防止因管路压力过高引起液压元件和管路损坏，单向阀(10)用于防止马达旋转过程中低压腔油液吸空；

所述偏航编码器(15)用于检测机舱位置状况，其检测信号与风速风向仪(18)检测的风向信号共同反馈至快速对风控制器中，通过控制比例换向阀(9)实现快速对风功能；所述压力传感器(14)实时检测液压马达两侧管路的油液压力信号，并将检测到的压力信号反馈至精确对风控制器中，通过控制比例换向阀(9)向低速大扭矩液压马达(12)的高压腔补充油液，再根据压力传感器检测低速大扭矩液压马达(12)两侧管路的压力差是否在允许范围内，从而决定比例换向阀(9)是否再次向低速大扭矩液压马达(12)的高压腔补充油液，实现精确对风功能，以达到最大利用风能的效果；

所述偏航计数器(17)用于检测机舱单方向的旋转圈数，当机舱单方向旋转2.5圈(900度)时，给出解缆触发信号，偏航系统完成解缆功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力检测的无阻尼液压偏航系统，其特征在于：低速大扭矩液压马达(12)为四台沿机舱内啮合齿圈圆周均匀布置。

3.一种基于压力检测的无阻尼液压偏航系统的控制方法，包括以下步骤：在满足偏航系统启动条件的前提下，偏航编码器检测的风轮朝向信号与风速风向仪检测的风向信号比较，当偏差信号值大于对风切换开关阈值时(阈值设为15度)，偏差信号通过快速对风控制器、阻尼环节、限幅环节后，控制三位四通比例换向阀的开口度，从而控制进入液压马达的油液流量，通过液压马达转动带动机舱连同风轮旋转，实现快速对风功能；

偏航计数器检测机舱单方向的旋转圈数，当机舱单方向旋转2.5圈(900度)时，给出解缆触发信号，偏航系统完成解缆功能；

其特征在于，它还包括以下步骤：在满足偏航系统启动条件的前提下，当上述偏差信号值小于对风切换开关阈值时，由于偏差的存在会导致风轮受侧向气流影响，叶轮产生的偏航扭力表现为液压马达两侧管路中油液周期性的压力波动，压力传感器检测两侧管路压力差并反馈至精确对风控制器中，通过阻尼环节、限幅环节后，控制三位四通比例换向阀的开口度，向液压马达高压腔补充一定油液；利用压力传感器检测液压马达两侧管路压力差是否在允许范围内，确定比例换向阀是否再次向液压马达高压腔补油；当管路中油液的周期性压力波动减小到特定范围内，完成精确对风功能。