[发明专利]一种变桨距液压传动的风力机及其控制方法

说明书

本发明公开了一种变桨距液压传动的风力机，包括风能采集器与变量泵同轴连接，变量泵设有变量泵控制单元；变量泵通过单向阀同时与液压储能器、补油系统、高压压力表、高压压力传感器、先导型电液比例控制阀连通，先导型电液比例控制阀通过变量马达与永磁同步发电机连接，变量马达设有变量马达控制单元；变量泵与进口滤油器连通，变量马达与出口滤油器连通，进口滤油器同时与低压压力表、低压压力传感器、溢流阀及出口滤油器连通，溢流阀另与液压油箱连通；单向阀出口端与进口滤油器进口端之间另外连通有单向阀。本发明还公开了变桨距液压传动风力机的控制方法。本发明的装置及方法，工作可靠。

技术领域

本发明属于风力发电设备及控制技术领域，涉及一种变桨距液压传动的风力机，本发明还涉及该种变桨距液压传动风力机的控制方法。

背景技术

风能作为可再生的清洁能源，提高风能的利用率对能源产业结构的调整具有举足轻重的意义。风能的利用主要表现为风力发电。

按照风力发电机组运行规律，主要包括待机状态、自启动状态、最佳风能捕获状态、并网运行状态、安全停机。其中，待机状态主要表现为风速未能驱使风轮转动及并网故障未入网，但此状态风力机处在自由转动状态。当风速大于切入风速时，调节叶片的迎风角度，实现自启动。最佳风能捕获状态是根据实时风速的大小及方向实时进行风轮偏航对风。当低于额定风速时，变速恒频调整最佳功率曲线，进而提高风能利用系数；当高于额定风速时，变桨距调节增加传动系统的柔性，使输出功率更加稳定，解决低电压穿越与动态调节功率因数，达到高效率、高质量的并网运行。若风速超出切出风速时，风力机组急需安全停机，采用偏航系统偏转90°使桨叶与风速方向无夹角，降低风能的吸收，启动刹车，安全脱离电网。

传统风力发电机主要有双馈式和直驱式，但这两种类型的风力发电机在结构特性、控制方法及其两者的匹配上存在诸多的问题。由于液压柔性传动方式具有传递力矩大且平稳，相比传统的齿轮传动，其传动比能实时调节。

液压型风力机组的结构特征与传统机型不同，从能量的传递方式，主要分为偏航-变桨距风力机机械系统、液压传动系统、永磁同步发电系统。液压型风力发电机组安全稳定运行及并网条件由能量传递系统的控制方法决定，其中偏航-变桨距风力机机械系统控制包括桨距角、风速大小等参量；液压传动系统控制包括变量泵的变排量、变量马达的斜盘摆角；永磁同步发电系统控制包括发电机频率、有功功率幅值。但是这几种控制方法的实际效果都不是很理想，难以实现持续稳定的运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种变桨距液压传动的风力机，解决了现有技术中由于硬件结构的限制，控制方法的实际效果都不是很理想，难以实现持续稳定运行的问题。

本发明的另一目的是提供该种变桨距液压传动风力机的控制方法。

本发明所采用的技术方案是，一种变桨距液压传动的风力机，包括风能采集器，风能采集器内部设置有叶轮、变桨装置及风速仪，风能采集器的机械能输出端与变量泵输入端同轴刚性连接，变量泵设置有变量泵控制单元，在叶轮与变量泵之间设置有转速转矩传感器；

变量泵出口端与单向阀进口端连通，单向阀出口端同时与液压储能器、补油系统、高压压力表、高压压力传感器、先导型电液比例控制阀连通，先导型电液比例控制阀输出端与变量马达进口端连通，变量马达与永磁同步发电机同轴刚性连接，在变量马达与永磁同步发电机之间设置有转速传感器，变量马达设置有变量马达控制单元；

变量泵进口端与进口滤油器出口端连通，变量马达出口端与出口滤油器连通，进口滤油器进口端同时与低压压力表、低压压力传感器、溢流阀及出口滤油器连通，溢流阀另与液压油箱连通；单向阀出口端与进口滤油器进口端之间另外连通有单向阀。

本发明所采用的另一技术方案是，一种变桨距液压传动风力机的控制方法，根据风力发电机组运行特征，实现风能采集-液压储能-电能转换与传递三步控制，按照以下过程进行控制：