[发明专利]一种风力发电变速恒频方法及其装置

摘要

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种风力发电变速恒频方法及其装置。所述变速恒频方法通过监测得到风速、风轮转速、发电机转速信号并输入PLC控制器，PLC控制器依据一定的控制算法计算并输出排量控制信号，调节变量液压泵和变量液压马达的排量，从而调节风轮转速跟随风速变速运行，调节发电机恒频运行。所述变速恒频装置包括风轮、两个变量液压泵、两个变量液压马达和发电机，使用三位三通电磁换向阀控制实际投入工作的变量液压泵型号和个数，使用三位四通电磁换向阀控制实际投入工作的变量液压马达型号和个数。本发明通过调节变量液压泵和变量液压马达的排量来实现风力发电装置的变速恒频发电，提高了能量捕获效率，实现了发电机的能量稳定输出。

主权项

一种风力发电变速恒频方法，其特征在于：1)风力发电系统使用液压传动装置，将风轮输入的机械能通过变量液压泵转换为液压能输出，再将输入变量液压马达的液压能转换为机械能输出给发电机，最后发电机将输入的机械能转换为电能输出；在机舱罩上部安装风速仪来测量风速，在风轮主轴和发电机主轴上分别安装一个转速传感器；PLC控制器分别与风轮转速传感器、发电机转速传感器、风速仪、变量液压泵的变排量机构和变量液压马达的变排量机构电气连接；2)液压传动装置使用两个排量调节范围不同的变量液压泵作为输入端，使用两个排量调节范围不同的变量马达作为输出端；通过控制一个三位三通电磁换向阀来控制实际投入工作的变量液压泵的型号和个数，控制一个三位四通电磁换向阀来控制实际投入工作的变量液压马达的型号和个数；3)将风速仪测得的风速v信号和风轮转速传感器测得的风轮转速nw信号输入PLC控制器，PLC控制器根据预先设定的算法，计算出与最佳叶尖速比λopt相对应的风轮最优转速nopt；将风轮最优转速nopt与实际测量出的风轮转速nw相比较，计算出两者的转速偏差nwe，然后根据转速偏差nwe通过控制算法计算出变量液压泵的排量控制信号qp；最后，以排量控制信号qp和两个变量液压泵的排量调节范围为依据，根据选择规则，判断选择出满足排量控制要求的变量液压泵的型号和个数，通过控制三位三通电磁换向阀实现换向动作，控制选定的变量液压泵投入工作并对其进行排量调节；通过对变量液压泵的排量进行调节，实现了对变量液压泵转轴上的反力矩的调节，进而实现了对风轮转速的调节；4)将发电机转速传感器测得的永磁同步发电机的转速ng信号输入PLC控制器，PLC控制器将期望的额定转速ngN和实测的发电机转速ng进行比较，获得转速偏差nge，然后根据转速偏差nge通过控制算法计算出变量液压马达的排量控制信号qm；最后，以排量控制信号qm和两个变量液压马达的排量调节范围为依据，根据选择规则，判断选择出满足排量控制要求的变量液压马达的型号和个数，通过控制三位四通电磁换向阀实现换向动作，控制选定的变量液压马达投入工作并对其进行排量调节；通过对变量液压马达的排量进行调节，实现了对变量液压马达转速的调节，也即实现了对永磁同步发电机的转速调节，使永磁同步发电机的转速恒定在额定转速ngN，进而使永磁同步发电机能够发出恒定频率的电能，达到了变速恒频发电的目的。