[发明专利]永磁变桨风力发电机组控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机自动控制技术领域，尤其是涉及一种具有同步变桨装置的永磁变桨风力发电机组的控制系统。

背景技术

社会经济迅猛发展，人们对能源的需求与日俱增，随着煤炭、石油、天然气等传统能源逐渐枯竭，由此带来的能源危机和环境污染也日益加重，风能和水能等作为可再生的清洁能源越来越受到世界各地的重视。目前，风力发电技术经过近二十多年的发展已日趋成熟，逐步呈现市场化和规模化，现代风力发电技术已不再为人们陌生，风能所蕴含的能量和开发前景在国际市场上普遍得到了认可。

众所周知，风力发电机组主要由风机和发电机两部分组成，根据它们的不同结构以及所采用的技术方案，可以有多种分类方式。如按照发电机的类型来分类，可以被分为异步发电机型和同步发电机型两大类，其中同步发电机型又可分为电励磁同步发电机和永磁同步发电机两类。电励磁同步发电机由外接直流电流激励来产生磁场，而永磁同步发电机的转子一般为采用铁氧材料制造的永磁体磁极，不用外界激磁，因简化了发电机的结构而具有多种优势，因此多桨叶永磁变桨风力发电机组由于其各方面性能上的实现优于定桨距机型而受到广泛的推崇。目前，如何在中小型风机有限的机舱空间中引入结构简化且运行可靠的同步变桨及自动控制系统成为迫切需要解决的技术难题之一。

在本申请的发明人之前提交的国际专利申请PCT/CN2011/079295，名称为“多桨叶单驱同步变桨装置”的发明技术方案中，公开了一种多桨叶叶轮系统的同步变桨装置。根据该发明的具体实施例，一同步变桨装置被设置在风力发电机机舱和轮毂的内部，如图1所示的风力发电机组的叶轮部分围绕其轮毂设有多个桨叶（图中未显示），各桨叶通过相应的回转支撑座22等间距间隔地固定安装在轮毂周围，每个回转支撑座22包含一回转支撑轴承221，每个回转支撑轴承221包含可相对旋转的内圈和外圈。该风力发电机的同步变桨装置主要包括一单独的变桨电机110、 一丝杆传动机构120以及一同步连杆机构130。其中，丝杆传动机构120包括一联轴器121，一滚珠丝杆122、一传动套124、一传动轴125以及一转换套126；同步连杆机构130包括一同步盘131、一导向支撑座132和多个连接于同步盘131与桨叶回转轴承221内圈之间的连杆133。丝杆传动机构120的滚珠丝杆122和传动套124通过螺纹结合将变桨电机110输出的旋转动力转化为传动轴125的直线运动，透过转换套126可以将传动轴125的直线运动传递给设在轮毂内的与轮毂一起旋转的同步连杆机构130的同步盘131，使传动轴125带动同步盘131在导向支撑座132的引导下沿轴向方向做往复直线运动，从而通过各个连杆133带动对应的桨叶回转支撑轴承221的内圈同步地相对于其外圈旋转相同的角度，以一个单独的电机驱动具有多个桨叶的风力发电机实现同步变桨。

上面主要描述了这种同步变桨机构的机械结构和基本原理，本发明的目的旨在对应用这种同步变桨机构的永磁变桨风力发电机组的控制系统提出全新的技术解决方案。

发明内容

本发明主要的目的在于提供一种永磁变桨风力发电机组控制系统，用于控制具有同步变桨机构的永磁变桨风力发电机组根据风速和实际运行的要求进行同步变桨，令风力发电机的桨叶角度根据风速的大小在目标范围内可实时地调整。

为实现上述目的，本发明提供了一种永磁变桨风力发电机组控制系统，该风力发电机组包括风机、轮毂、等间隔地安装于轮毂周围的多个浆叶及其对应的桨叶回转支撑座，所述永磁变桨风力发电机组应用一种安装于风机机舱和轮毂内部的同步变桨装置，所述同步变桨装置包括一变桨电机、一丝杆传动机构以及一同步连杆机构，其中所述丝杆传动机构包括一联轴器、一滚珠丝杆、一传动套、一传动轴以及一转换套，所述同步连杆机构包括一同步盘、一导向支撑座和多个连接于同步盘与桨叶回转支撑轴承内圈之间的连杆，通过丝杆传动机构的丝杆螺纹与传动套的螺母结合将变桨电机的旋转转换为传动轴在轴向上的直线运动，经转换套传递给同步盘和连杆，从而带动桨叶围绕桨叶回转轴转动，其中所述控制系统包括：

一整流单元，用于将风力发电机所产生的交流电转换为直流电输出；

一直流电压检测单元，并联于整流单元的输出端，用于检测其输出的直流电压；

一直流电流检测单元，耦合于整流单元的输出端，用于检测其输出的直流电流；