[发明专利]风电机液压变桨控制方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种风电机液压变桨控制方法、装置及系统，该方法包括：根据液压变桨系统中油缸的活塞杆的实时位置信息，计算出所述液压变桨系统进行紧急顺桨所需的最低油液量；根据所述最低油液量计算出触发所述液压变桨系统进行紧急顺桨的低压压力触发阀值；判断所述液压变桨系统中蓄能器回路的实时压力值是否小于所述低压压力触发阀值，若小于，则触发所述液压变桨系统进行紧急顺桨操作，反之，则风电机继续正常工作。本发明可以避免液压变桨系统因系统压力触发值设置不当而发生不必要的紧急顺桨行为或紧急顺桨行为无法完成的情况，增加风电机的正常运行时间、确保风电机安全。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风电机液压变桨控制方法、装置及系统。

背景技术

液压变桨系统在大功率风力发电机(简称“风电机”)上普遍应用，尤其是海上风电机。为了确保风电机变桨的安全，每个叶片的液压变桨系统中会单独配备专用的液压储能元件-蓄能器，蓄能器的容量是考虑风电机执行紧急顺桨的安全需求而确定的。图1示出了典型的液压变桨系统10，主要包括：油缸11、油泵12、油箱13、蓄能器14和比例阀15。当风电机组正常工作时，液压变桨系统通过比例阀控制叶片开桨、收桨动作。常见的液压变桨方案有双缸对称变桨或单缸变桨两种形式。图1是典型的双缸对称推动变桨形式；在活塞杆缩回时，油缸行程为最小，对应的桨角也最小，一般为0度左右；在活塞杆完全伸出时，油缸行程为最大，对应的桨角也最大，一般为90度左右，也就是完全顺桨位置。

风电机组发生安全故障时，液压变桨系统需要切换油路，利用蓄能器内储存的压力对叶片执行紧急收桨，以满足变桨系统的安全等级要求。具体来说，当紧急顺桨发生时，蓄能器中储备的液压油在蓄能器内气体的作用下通过旁路无阻挡地进入油缸，推动活塞杆向外伸出，直至最大行程，叶片相应地到达完全顺桨位置，即顺桨到约90度。

现有紧急顺桨控制方案如下：预先设定固定的最低低压压力触发阀值，当系统压力因为各种原因而低于该低压压力触发阀值时，触发紧急顺桨发生，以确保风电机安全。然而，现有控制方案具有如下缺陷：

(1)由于正常发电变桨动作的平均速度比较低，油泵的补充能力相对足够，系统压力能够一直稳定在正常压力范围内；而在快速顺桨或快速开桨的活动状态下，变桨速度小于油泵的供油补充能力，系统压力可能会很快地低于正常压力范围，如果快速变桨动作继续，那么系统压力会进一步下降，很容易到达设定的低压压力触发阀值，从而触发安全紧急顺桨动作。当低压压力触发阀值被设置为固定值时，系统压力低于低压压力触发阀值而引起的紧急顺桨行为可能会常常发生，浪费了风电机的正常发电时间。

(2)为了确保风电机安全，固定低压压力触发阀值的设定不得不考虑最恶劣(桨角为0度的情况下触发)的紧急顺桨安全而定。然而，随着桨角的变大，在此低压压力触发阀值固定的情况下，紧急顺桨的安全性也越来越大，导致安全余量越来越大，在安全余量变大的情况下，因系统压力低而触发的紧急顺桨行为实际上增加了风电机不必要的停机。这是因为：紧急顺桨的低压压力触发阀值是根据最小桨角的安全而定值设定，而不是根据实际桨角的实时位置进行实时计算得到的，从而导致风电机不必要的紧急停机发生。可见，在低压压力触发阀值固定的情况下，会触发较多的紧急顺桨行为，很大程度上浪费了风电机的正常工作时间；同时，在有些特殊工况要求长距离的快速变桨时会迅速消耗蓄能器的储备，系统压力也会很容易下降至低压压力触发阀值，从而触发了紧急顺桨行为。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种风电机液压变桨控制方法、装置及系统，以避免液压变桨系统发生不必要的因系统压力低而触发的紧急顺桨行为，增加风电机的正常运行时间。

为了实现上述目的，本发明提供一种风电机液压变桨控制方法，该方法包括：

根据液压变桨系统中油缸的活塞杆的实时位置信息，计算出所述液压变桨系统进行紧急顺桨所需的最低油液量；

根据所述最低油液量计算出触发所述液压变桨系统进行紧急顺桨的低压压力触发阀值；