[发明专利]风力发电机组叶片的加热控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的叶片加热控制系统和方法。

背景技术

目前，风力发电已成为我国新能源发电的主力军。风力发电机组通常安装在高原、寒冷地区、山脊或者山顶等风能资源丰富的地区。但是，这些地区冬季气温较低，很容易出现叶片表面结冰现象。由于叶片表面结冰会使得叶片过载，降低叶片连接部件的使用寿命，因此风力发电机组在低温环境的运行过程中，需要及时清除叶片表面结冰。

为及时清除叶片表面结冰，现有技术中的方法使用加热器对叶片型腔内的空气进行加热，间接对叶片表面进行加热。

但是，由于叶片型腔内空间较大，空气热传导效率较低，导致现有技术中使用加热器对叶片型腔内的空气进行加热方式的加热效率较低，容易出现加热输出功率很高，但是除冰效果却不好的问题，有时甚至发生局部温度过高，导致叶片损坏的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种风力发电机组叶片的加热控制系统和方法，能够在提高加热效率的前提下达到良好的除冰效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组叶片的加热控制系统，该加热控制系统包括加热单元、温度采集单元和控制器。其中，加热单元设置于叶片的叶根挡板处，依据加热单元的功率输出热风，加热单元的热风出口伸入叶片的型腔内部；温度采集单元包括设置于热风出口处的温度传感器，用于测量热风出口处的温度；控制器用于当叶片表面为已结冰状态时，控制加热单元启动，根据热风出口处的温度，更新加热单元的功率。

在第一方面的一些实施例中，温度采集单元还包括设置于叶片型腔内热风流动路径上的除热风出口处外的多个指定位置处的温度传感器，多个指定位置处的温度传感器用于测量对应指定位置的温度，每个指定位置和热风出口处分别对应一个停机温度阈值；控制器还用于在控制加热单元启动之后，若任意一个指定位置的温度大于对应的停机温度阈值或热风出口处的温度大于对应的停机温度阈值，则控制加热单元停机。

在第一方面的一些实施例中，每个指定位置和热风出口处还分别对应一个启动温度阈值；控制器还用于在控制加热单元停机之后，若所有指定位置的温度全部小于各指定位置对应的启动温度阈值，热风出口处的温度小于对应的启动温度阈值，以及叶片表面为已结冰状态，则控制加热单元重新启动。

在第一方面的一些实施例中，控制器还用于在控制加热单元停机之后，延时第四时间段后，若所有指定位置的温度全部小于各指定位置对应的启动温度阈值，热风出口处的温度小于对应的启动温度阈值，以及叶片表面为已结冰状态，则控制加热单元重新启动。

在第一方面的一些实施例中，指定位置包括以下位置中的至少一种：叶片的前缘中部、叶片的叶尖处和叶片的后缘中部。

在第一方面的一些实施例中，在加热单元和为加热单元供电的电源之间的线路上设置有接触器；

接触器，用于根据控制器的通断控制信号接通或断开，以使加热单元与电源之间的线路接通或断开。

在第一方面的一些实施例中，在接触器和电源之间的线路上设置有电源保护器，其中，接触器还用于将表示接触器接通或断开的反馈信号发送至控制器；控制器还用于在反馈信号表示接触器未成功接通或者未成功断开时，控制电源保护器断开接触器和电源的连接。

在第一方面的一些实施例中，在接触器和电源之间的线路上还设置有电源防雷器。

在第一方面的一些实施例中，在电源保护器和接触器之间并联设置有三条支路，每条支路上设置有一个电流互感器，电流互感器用于测量支路中的电流；其中，控制器还用于计算每条支路中的电流与预设电流之间的电流差；计算每条支路对应的电流差与预设电流之间的比值，得到与三条支路一一对应的三个比值；若三个比值中最大值与最小值之间的差值大于预设差值，则控制加热单元停机。

在第一方面的一些实施例中，加热控制系统还包括鼓风机，鼓风机靠近加热单元设置，鼓风机与控制器连接。

在第一方面的一些实施例中，温度传感器为光纤温度传感器；在光纤温度传感器和控制器之间的线路上还设有光纤解调仪；光纤解调仪用于接收光纤温度传感器测量的温度，并将光纤温度传感器测量的温度解析为控制器可识别的温度。

在第一方面的一些实施例中，控制器还通过PROFIBUS–DP总线与风力发电机组的风机主控制器连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于上述第一方面的加热控制系统的加热控制方法。该加热控制方法包括：测量热风出口处的温度；当叶片表面为已结冰状态时，控制加热单元启动，依据加热单元的功率输出热风，根据热风出口处的温度，更新加热单元的功率。