[发明专利]一种无液压刹车的风电机组偏航控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种无液压刹车的风电机组偏航控制系统，包括主控制器、主变频驱动器、若干从变频驱动器以及若干偏航电机，所述主控制器通过CANBUS总线与所述主变频驱动器连接，所述主变频驱动器和各从变频驱动器依次通过CANBUS总线进行连接，所述主变频驱动器和若干从变频驱动器分别通过连接线对应连接一个偏航电机，所述主控制器通过控制线分别与若干所述偏航电机的制动器连接。本发明还公开了一种无液压刹车的风电机组偏航控制系统的控制方法。本发明偏航同步控制，负荷均衡分配，电流更均衡，减少打齿造成的齿轮损伤。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种无液压刹车的风电机组偏航控制系统及控制方法。

背景技术

偏航系统是风电机组控制系统的重要组成部分，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能，以在相同的风速状态下向电网输送更多的电能。

为避免因偏航系统载荷方向、大小突变导致机舱不受控旋转，同时为了避免机舱在整个偏航过程中因突然出现顺时针或逆时针方向的力而导致机舱突然加速或反向运动，因此需要为机舱施加合适的偏航阻尼(通常称为偏航保持力矩)保障整个偏航过程的安全性。

传统偏航系统中的偏航电机是由软启动器、接触器或普通变频器进行一拖多的粗放型控制，采用液压刹车部分投入的液压阻尼为偏航系统提供偏航保持力矩(一般为50％液压刹车片投入，即半阻尼状态)，而这种传统方式在偏航动作过程中刹车片与制动盘之间存在较大的滑动摩擦。因此，传统偏航系统存在以下问题：

1)机械结构冲击较大、负载无法平衡；

2)液压刹车片磨损速度快、后期运维成本高；

3)偏航过程噪音较大等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种无液压刹车的风电机组偏航控制系统及控制方法，采用变频驱动器驱动三相同步偏航电机提供电磁阻尼取代液压刹车部分，能够有效解决传统偏航系统存在机械结构冲击较大、负载不平衡、液压刹车片磨损速度快、偏航过程噪音较大等问题，可提升系统的偏航性能，提升机组的环境适应性，降低产品成本及机组后期运维成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种无液压刹车的风电机组偏航控制系统，包括主控制器、主变频驱动器、若干从变频驱动器以及若干偏航电机，所述主控制器通过CANBUS总线与所述主变频驱动器连接，所述主变频驱动器和各从变频驱动器依次通过CANBUS总线进行连接，所述主变频驱动器和若干从变频驱动器分别通过连接线对应连接一个偏航电机，所述主控制器通过控制线分别与若干所述偏航电机的制动器连接。

本技术方案中，主控制器为PLC控制器，主变频驱动器通过CANBUS总线与主控PLC相连(用于给定频率、控制字、主从电机选择、电机力矩、电机电流、电机温度等信号传输)；主变频驱动器与各从变频驱动器之间也通过CANopen通信方式传递信号(主、从变频驱动器选定是依据参数而设定的，实际为同型号的变频驱动器)；同时各变频驱动器之间另外还有一条CANBUS总线相连专门用于偏航电机的同步控制，以确保各偏航电机出力均匀；变频驱动器与偏航电机采用一对一拖动的方式，电机制动器由主控PLC统一控制；本技术方案取消了传统偏航的液压刹车，取代液压刹车功能的是变频驱动控制同步电机产生的电磁阻尼力矩和电机自带的制动器力矩。该偏航系统在主、从偏航电机共同作用下，仅以偏航电机的扭矩保持机头位置固定，完全松开液压刹车进行无磨损偏航。偏航控制系统控制偏航电机经减速装置连接小齿轮，下方通过小齿轮与大齿轮啮合传动偏航。为保证风机在停止偏航时，不会因叶片受风载荷而被动偏离风向的情况，偏航电机制动器力矩的选型应根据风力发电机组具体载荷计算而选定。由于变频驱动器及同步电机的转矩响应速度远快于液压系统的响应速度，故可以在偏航的过程中根据风载变化情况灵活调整电磁阻尼，以取代液压刹车，实现无磨损偏航。