[发明专利]一种基于变桨距的低电压穿越控制系统的控制方法

摘要

一种基于变桨距的低电压穿越控制系统的控制方法，其系统组成为；风力机部分包括风速传感器、风轮和变桨距系统；发电部分包括发电机、多功能仪表和电网；液压传动部分包括第一转速转矩传感器、定量泵、高压管路、第一单向阀、第二单向阀、第二溢流阀、补油泵、补油油箱、安全阀、流量传感器、转速控制器、变量马达、功率控制器、第二转速转矩传感器和低压管路。其控制方法是在电网出现故障导致电网电压跌落时，从能量根源上减少系统能量的输入，协调能量的原则为变量马达摆角控制优先，将系统中的剩余能量存储到风轮，同时控制变桨距系统比例方向阀的阀口开度，改变液压马达的摆角，进而改变叶片的桨距角，改变系统能量的输入。

主权项

一种基于变桨距的低电压穿越控制系统的控制方法，基于变桨距的液压型风力发电机组低电压穿越控制系统主要由三部分组成：风力机部分、液压传动部分和发电部分，风力机部分与液压传动部分同轴刚性连接，液压传动部分与发电部分同轴刚性连接；所述的风力机部分主要包括风速传感器(1)、风轮(2)和变桨距系统；所述的变桨距系统包括角位移传感器(22)、内齿圈(23)、小齿轮(24)、液压马达(25)、比例方向阀(26)、第一溢流阀(27)、变量泵(28)和第一油箱(29)；其中变量泵(28)的吸油口从第一油箱(29)吸油，变量泵(28)的压油口分别连接第一溢流阀(27)的进油口和比例方向阀(26)的P口，比例方向阀的(26)的出油口A和B分别连接液压马达(25)的两个油口，比例方向阀(26)与功率控制器(17)连接，并由后者输出控制信号，控制比例方向阀(26)的阀口开度，液压马达(25)与小齿轮(24)同轴连接，小齿轮(24)与内齿圈(23)啮合，内齿圈(23)和风轮(2)的轮毂共同构成轴承，风轮(2)叶片通过螺栓安装在内齿圈(23)上，风轮(2)的轮毂上安装两片叶片，并且小齿轮(24)与角位移传感器(22)安装在与轮毂固结的钢板同一面上；所述的发电部分包括发电机(19)、多功能仪表(20)和电网(21)；所述的液压传动部分包括第一转速转矩传感器(4)、定量泵(5)、高压管路(6)、第一单向阀(7)、第二单向阀(8)、第二溢流阀(9)、补油泵(10)、补油油箱(11)、安全阀(12)、流量传感器(13)、转速控制器(14)、变量马达(15)、功率控制器(17)、第二转速转矩传感器(16)和低压管路(30)；风轮(2)附近安装风速传感器(1)，风轮(2)通过第一传动轴(3)与定量泵(5)主轴同轴连接；第一转速转矩传感器(4)安装在连接风轮(2)和定量泵(5)主轴的传动轴(3)上；定量泵(5)的进油口从低压管路(30)吸油，定量泵(5)的压油口通过高压管路(6)输出高压油，并在高压管路(6)上设置流量传感器(13)；安全阀(12)跨接在高压管路(6)和低压管路(30)之间；变量马达(15)的吸油口与高压管路(6)相连，变量马达(15)的排油口与低压管路(30)相连；变量马达(15)的主轴通过第二传动轴(18)同轴连接发电机(19)的主轴，变量马达(15)同轴驱动发电机(19)发电，输入电能到电网(21)，在发电机(19)与电网(21)之间安装有多功能仪表(20)；第二转速转矩传感器(16)安装在连接变量马达(15)主轴和发电机(19)主轴的第二传动轴(18)上；补油泵(10)吸油口与补油油箱(11)相连，补油泵(10)压油口分别连接第一单向阀(7)和第二单向阀(8)的一端，第一单向阀(7)的另一端连接到高压管路(6)，第二单向阀(8)的另一端连接到低压管路(30)；第二溢流阀(9)跨接在补油泵(10)压油口与补油油箱(11)之间；功率控制器(17)输入端分别连接第一转速转矩传感器(4)、第二转速转矩传感器(16)、多功能仪表(20)、风速传感器(1)和变桨距系统的角位移传感器(22)；功率控制器(17)输出端连接变桨距系统的比例方向阀(26)；转速控制器(14)输入端分别连接流量传感器(13)、第二转速转矩传感器(16)和多功能仪表(20)，转速控制器(14)输出端连接变量马达(15)；其特征在于该方法包括以下内容：当电网(21)电压跌落时，由于低电压过程极其短暂，故首先通过转速控制器(14)控制变量马达(15)摆角：转速控制器(14)通过第二转速转矩传感器(16)采集变量马达(15)的转速，流量传感器(13)采集高压管路(6)的流量，以及多功能仪表(20)采集电网(21)频率和电压，然后转速控制器(14)输出控制信号给变量马达(15)，实现对变量马达(15)摆角控制，增大变量马达(15)的排量，使液压系统的高压压力迅速降低，使液压传动部分高压管路(6)内的高压油的油压迅速降低，从而增大定量泵(5)的转速，以此将剩余能量转化为风轮(2)的动能，该控制过程保证电网(21)不脱网，使系统稳速输出，保证机组正常运行；同时通过功率控制器(17)控制变桨距系统运转：首先，功率控制器(17)通过风速传感器(1)采集风速，第一转速转矩传感器(4)采集风轮转速，通过多功能仪表(20)采集发电机(19)输出功率和电网电压，通过角位移传感器(22)采集风轮(2)叶片的桨距角；然后，功率控制器(17)输出控制信号给变桨距系统的比例方向阀(26)，使比例方向阀(26)的阀口开度减小，进而使进入液压马达(25)的流量减少，液压马达(25)与小齿轮(24)同轴刚性连接，小齿轮(24)与内齿圈(23)啮合，因此减小了风轮(2)叶片的桨距角，从而减少整个系统的能量输入，同时将剩余的能量消除；当故障切除后，功率控制器(17)控制变桨距系统运转：首先，功率控制器(17)通过风速传感器(1)采集风速，第一转速转矩传感器(4)采集风轮(2)转速，通过多功能仪表(20)采集发电机(19)输出功率和电网(21)电压，角位移传感器(22)采集风轮(2)的叶片桨距角；然后，功率控制器(17)输出控制信号给变桨距系统比例方向阀(26)，使比例方向阀(26)的阀口开度增大，进而使进入液压马达(25)的流量增多，液压马达(25)与小齿轮(24)同轴刚性连接，小齿轮(24)与内齿圈(23)啮合，因此增大风轮(2)叶片的桨距角，从而增大整个系统的能量输入，使发电机(19)有功功率以至少11％额定功率/秒的功率变化率注入电网(21)，支撑电网(21)恢复至故障前的状态。