[发明专利]用于风力发电机组变桨系统的自主控制系统及方法

说明书

本申请提供一种能对桨叶角度进行自主闭环控制的用于风力发电机组变桨系统的自主控制系统，其具备独特的变桨控制系统通信拓扑架构，将变桨控制系统内部一个变桨控制器作为现场总线的主站，且将其它的变桨控制器作为从站。本申请还提供一种用于风力发电机组变桨系统的自主控制方法。本申请的有益效果在于闭环实现桨叶角度的自主控制，有效提高风力发电机组的安全，可利用率，且提供柔和的载荷。

技术领域

本申请属于风力发电机组变桨控制系统控制领域，具体来说，涉及用于风力发电机组变桨系统的自主控制系统及方法。

背景技术

传统的风力发电机组变桨控制系统是纯粹的执行器件。风力发电机主控制器设置在风力发电机组的塔底或者机舱，采集安装于机舱不同位置的各种传感器如转速传感器，振动传感器，风速风向传感器的信号，然后经过控制器的处理给出对应的桨叶角度的指令，然后采用现场总线方式经由滑环硬件传送给安装于风力发电机组轮毂内部的变桨控制系统，变桨控制系统依据该桨叶角度指令驱动变桨传动系统执行该桨角指令。

这种变桨控制系统的弊端在于滑环硬件作为现场通信总线信号传递介质，可靠性不是最优，因此有时会出现通信中断的情况。一旦出现通信中断，由于位于轮毂内部的变桨控制系统不能监测风力发电机系统的任何转速，风况，振动情况，为快速使风机处于安全状态，只能以一个约定好的回桨速率将桨叶回到顺桨位置。而该回桨过程中同样由于整个变桨控制系统只能以提前定义好的速率进行回桨控制，并不能通过对风机转速，风况，振动信号的实时判断来实现柔性的回桨，也不能使风机处于在脱离风机主控制器的情况下由变桨控制系统自主进行桨叶角度的闭环控制。

为此，本领域迫切需要开发一种能对桨叶角度进行自主闭环控制的用于风力发电机组变桨系统的自主控制系统及方法。

发明内容

本申请之目的在于提供一种能对桨叶角度进行自主闭环控制的用于风力发电机组变桨系统的自主控制系统，从而解决上述现有技术中的问题。本文所述的自主控制系统的特点在于具备独特的变桨控制系统通信拓扑架构，将变桨控制系统内部一个变桨控制器作为现场总线的主站，且将其它的变桨控制器作为从站，从而确保在与主控制器失去通信的情况下，仍能保障各变桨控制器之间的通信。

本申请之目的还在于提供一种能对桨叶角度进行自主闭环控制的风力发电机组变桨控制系统自主控制方法。所述方法包括通过变桨控制系统自主采集风轮转速信号、风轮加速度信号或风况信号；然后基于如上所述的自主控制系统利用作为主站的变桨控制器来处理这些信号，进行运算，得到目标桨叶角度指令；然后通过任意变桨控制器指令变桨执行机构驱动叶片，达到目标桨叶角度。

为了解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种用于风力发电机组变桨系统的自主控制系统，包括变桨控制系统，所述变桨控制系统包括至少第一变桨控制器和第二变桨控制器，其特征在于，所述第一变桨控制器和第二变桨控制器中的至少一个被设置成现场总线通信主站。

在第一方面的一种实施方式中，还包括主控制器，所述主控制器被设置成现场总线通信从站。

在第一方面的另一种实施方式中，所述变桨控制系统还包括第三变桨控制器，所述第三变桨控制器被设置成现场总线通信从站。

在第一方面的另一种实施方式中，所述现场总线为Profibus总线和/或 CANbus总线。

在第二方面中，本申请提供一种用于风力发电机组变桨系统的自主控制方法，所述自主控制方法利用如第一方面所述的用于风力发电机组变桨系统的自主控制系统，所述方法包括下述步骤：

S1：通过变桨控制系统自主采集风轮转速信号、风轮加速度信号和/或风况信号；

S2：在不依赖主控制器的情况下，所述现场总线通信主站对采集到的信号进行运算处理，给出目标桨叶角度指令，并将目标桨叶角度指令传送到相应的变桨控制器；