[发明专利]基于多容错模式的风机变桨控制系统

说明书

本发明公开一种基于多容错模式的风机变桨控制系统，属于风力发电技术领域，针对相关技术中风电系统自身元件出现故障，导致风电系统无法正常运行的问题，提出以下方案：包括数据采集模块、主控制器、容错检测模块、冗余模块和补偿模型数据库；容错检测模块根据变桨浆距角与预设浆距角生成角度偏差，并判断风机中的传感器处于极限故障状态或者非极限故障状态，以对应生成极限故障信号或者非极限故障信号；主控制器接收容错检测模块生成的极限故障信号或者非极限故障信号，以在接收到极限故障信号时控制冗余模块启动或者在接收到非极限故障信号时调用补偿模型数据库，并控制变桨控制器运行。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种基于多容错模式的风机变桨控制系统。

背景技术

目前，对于可再生能源中，风能是可再生能源的重要组成部分，积极地开发风能对于改善能源系统结构、缓解能源危机、保护生态环境具有深远的意义。风电机组输出功率和转矩的调节取决于风速的变化，当风速达到并超过额定值时，需要通过降低风电机组的气动效率来限制输出功率，以避免风电机组超载。因此，桨距角和桨叶位置在变风条件下需要控制，称为变桨控制。变桨控制是降低风电机组在高风速下超载的一种有效方法，具有重要作用。

然而，由于目前风电系统大部分装备都暴露在室外，容易导致部分系统受损。其次，风电机组中的变桨系统受自身元器件工作年限以及恶劣的工作环境影响,不可避免的会发生故障导致变桨功能无法顺利完成，以及风电系统的发电机组、制动装备、风机叶片等都处在高空，如果出现故障很难及时更换。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于多容错模式的风机变桨控制系统，解决了相关技术中风电系统的自身元件出现故障时，导致风电系统无法正常运行的问题。

本发明提供的基础方案：一种基于多容错模式的风机变桨控制系统，包括用于采集风机变桨浆距角的数据采集模块和用于控制变桨控制器输出驱动指令的主控制器，所述基于多容错模式的风机变桨控制系统还包括：容错检测模块、冗余模块和补偿模型数据库；

所述容错检测模块，用于根据所述变桨浆距角与预设浆距角生成角度偏差，并根据所述角度偏差判断所述风机中的传感器处于极限故障状态或者非极限故障状态，以对应生成极限故障信号或者非极限故障信号；

所述主控制器，用于接收所述容错检测模块生成的极限故障信号或者非极限故障信号，以在接收到极限故障信号时控制所述冗余模块启动或者在接收到非极限故障信号时调用所述补偿模型数据库，并控制所述变桨控制器运行。

本发明基础方案的原理为：

本方案中桨距角指的是风机叶片顶端翼型弦线与旋转平面的夹角。风力机采用变桨距控制，通过调整叶片迎风角度，来进行功率调整的方式，桨距角是指风机叶片与风轮平面夹角。风机变桨控制系统中具有各种传感器对风机中风轮、传动机构、电动机等器件运行参数数据进行采集，如果风轮、传动机构、电动机等器件出现故障，均会导致变桨浆距角发生偏差。而本方案中，考虑到风机变桨控制系统不会一直出现故障，就首先对风机变桨浆距角实时采集，判断风机变桨控制系统整体是否存在故障，而不需要每次对风机变桨控制系统中的各种传感器一一检测。

数据采集模块的设置，实现风机变桨控制系统中风机变桨浆距角的采集，变桨浆距角为风机浆叶的当前浆距角。由于控制精度、机械结构的误差，将采集的变桨浆距角输出至容错检测模块，导致风机浆叶在运行过程中，与预期运行情况存在偏差，因此采集风机实际桨距角作为容错检测模块中的对比数据，以实时调节风机变桨控制系统。

容错检测模块的设置，将数据采集模块采集的风机实际变桨浆距角与预设浆距角生成角度偏差，并将生成的角度偏差与预设角度偏差进行对比，若生成的角度偏差未处于预设角度偏差范围内，则表示风机存在故障，此时就进一步对风机中传感器的工作状态进行检测，以判断风机中传感器是否存在极限故障或者非极限故障，以使得风机变桨控制系统中的传感器在不同的故障状态下做出与故障相对应的动作，提高风机变桨控制系统的可靠性。