[发明专利]风力发电机叶片除冰方法、除冰系统及终端设备

说明书

本发明提供了一种风力发电机叶片除冰方法、除冰系统及终端设备，其中除冰方法包括获取风力发电机外界环境的温、湿度和轮毂中380V母线三相电流有效值，并根据外界环境的温、湿度值和温度的变化趋势，以及380V母线三相电流有效值是否超过母线电缆额定电流有效值的80％判断是否启动。根据外界环境和叶片内部的温度值，对除冰系统的三相电流有效值进行设定，控制除冰系统工作于不同的功率状态下，以最小功耗代价达到最好的防冰和除冰效果。所述除冰系统包括除冰主控制器、除冰从控制器和除冰加热器等。本申请有效降低了布设电缆和更换滑环的劳动量及使用成本，在保证风力发电机组可靠运行同时，降低叶片结冰造成的发电损失，提高企业的生产经营效益。

技术领域

本发明属于风电技术领域，更具体地说，是涉及一种风力发电机叶片除冰方法、除冰系统及终端设备。

背景技术

在温度低，湿度大，海拔高的地方，风力发电机叶片比较容易结冰。叶片结冰后会导致叶片过载和载荷不均衡，造成风机效率下降。叶片结冰状态下继续运行还会改变叶片原有的翼型，导致桨叶气动性能恶化，造成风能捕获能力急剧下降；积冰严重时载荷增加，震动加剧，甚至会导致叶片断裂，对发电机组产生非常大的危害。因此，结冰严重时，机组必须脱网停机，机组利用率下降，造成发电量损失。另外叶片结冰后，随着温度升高，冰块就会脱落，脱落冰块被甩出的距离可达1.5倍叶尖高度，对机组和现场人员有很大的安全隐患。

基于上述情况，需要对风力发电机叶片进行除冰。但是，除冰系统的功率较大，为了不影响风机其他组件(如风力发电机、变桨电机及其驱动控制系统)的正常运行，现有风机叶片除冰系统需要单独布置690V或者380V的电缆作为除冰系统的动力电源，另外增加了从机舱到轮毂的电缆通道数，需要更换滑环，存在布线难度大，成本高等技术问题。

大型风力发电机组作为风电技术的关键设备，其变桨驱动装置在整个风电机组运行中占据非常重要的地位。变桨驱动装置能够保证风机在整个风速范围内以最佳的桨距角和较低的风速切入。在高风速下，能够通过变桨减小攻角，降低了叶片上所承受的气动力，从而保证了叶轮的输出功率不超过发电机的额定功率。由于变桨驱动装置的重要性，风力发电机主机厂一般不允许其它大功率设备与变桨驱动装置公用动力电缆，因为其它大功率设备运行时，如果变桨驱动装置需要大功率输出来调整浆距角，会导致原本的380V动力电缆过载，从而危害整个风机的安全运行。如果采用更大容量的380V动力电缆来保证满足变桨驱动装置和其它大功率设备的功率要求，则需要更换滑环和电缆，成本又会大大增加。

风力发电机的运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在零度位置不变，不作任何调节，此时变桨驱动装置处于直流制动状态下，输出功率很小；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率，为了达到良好的调节效果，变桨距控制应迅速响应，此时变桨驱动装置输出功率较大；遇到紧急情况收桨的时候，变桨驱动装置输出功率也很大；停机的时候，经常使桨距角处于90°位置，风机叶片处于“顺桨”状态，此时变桨电机处于抱闸状态，变桨电机输出功率为零。

综上所述，在风机运行过程中，变桨驱动装置并不是总是处于大功率输出状态，因此额定输入情况下，可以将变桨驱动装置未使用部分的功率提供给除冰系统使用。但是如何安全可靠地使用变桨驱动装置省出来的这部分功率，保障变桨驱动装置在任何情况下都能够安全可靠地运行，是本发明需要解决的关键技术问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供风力发电机叶片除冰方法、除冰系统及终端设备，其中，风力发电机叶片除冰方法包括：

获取风力发电机叶片的外界环境温度、风力发电机叶片外界环境的湿度、并根据所获取的风力发电机叶片的外界环境温度判断外界温度变化趋势，并判断所述温度、湿度、变化趋势是否满足除冰要求；