一种电动柔性变桨控制系统的制作方法
【技术领域】
本发明涉及一种电动柔性变桨控制系统，尤其涉及一种可以降低机组机械振动、延长机组的寿命，增强机组电气信号稳定性和可靠性的电动柔性变桨控制系统。
【背景技术】
在水平轴大型风力发电机组中普遍采用全翼展桨距调节系统，这种桨叶调节系统主要完成叶片桨距角的调节，控制叶片的桨距角，在额定风速之下，保持最大风能捕获效率，在额定风速以上时，通过叶片桨距角的调节，使风轮转速能够较好安全地、稳定地在额定值附近运转。在需要刹车时，桨距调节系统将叶片旋转到90°，此时整个桨叶变为一块阻尼板，系统利用空气阻力使风轮停止旋转。桨距调节系统包括控制系统和驱动机构两部分，根据驱动机构的方式，可以分为电机驱动系统和液压驱动系统。目前，大功率大型风力发电机组主要采用电机驱动的桨距调节系统。目前电机驱动的桨距调节系统控制方法是通过通讯方式接受来自风机控制器的角度命令和桨距调节速度命令，变桨驱动系统控制器将风机控制器的角度命令和速度信号合成单一的速度信号传输给桨叶驱动系统。在风机一旦发生安全信号缺失的时候，机组就触发电池收桨方式，采用备用电源直接将风机桨叶旋转到顺桨位置。但是由于风切边、湍流等效应、叶片的重心、离心力、叶片的惯性等因素，叶片容易收到强大的瞬时机械冲击，这种刚性的收桨方式会导致叶片和相关的结构件和驱动装置产品产生疲劳损伤，风轮直径越大这种疲劳损害程度也越明显，这将大大降低风力发电机组的使用寿命和风力发电机组的安全性和可靠性。
中国专利，专利号为CN 102011694，专利名称为《变桨控制系统》，公开了一种备用电源电压不足时进行收桨的方法，通过切换电源的技术，实现了叶片的收桨。该专利已经发现了变桨控制系统频繁使用备用电源收桨的坏处，采用了切换备用电源的技术来避免这个情况。但是并未从根本上解决问题，如何降低备用电源的使用频次；使用备用电源收桨风力发电机组叶片、塔筒、齿轮箱等大部件本身受到的机械冲击问题并未解决。
[0006]中国专利，专利号为CN101476541，专利名称为《用于风力发电机组的独立变桨控制系统及控制方法》公开了一种变桨控制速度给定的方法，该方法通过采集风机功率信号，轮毂转速信号，叶轮位置信号，桨叶振动信号经瞬态冲击载荷补偿控制器处理形成桨叶的变桨补偿值，在同风机功率控制器的变桨角度，周期性不均匀载荷补偿控制器输出耦合成一个正确的变桨控制设定值，改过程复杂，安装在叶片根部的振动传感器成本高，并对安装技术提出了较高的要求；同时该方法也仅适用于以变频器驱动的变桨控制系统。
[0007]中国专利，专利号为CN102269126，专利名称为《一种电动变桨距系统》，公开了在叶片根部的螺母上安装传感器的方法来拟合收桨速度的一种方法。该方法在实际运用中，很难找合适的传感器，线路较多，在实际应用中较难实现。
因此，现有技术有待于改进。
【发明内容】
本发明为了解决现有技术的不足，提供一种电动柔性变桨控制系统，可以降低机组运行中收到的机械冲击，延长机组寿命，同时增强机组电气信号的稳定性和可靠性，并延长机组备用电源使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种电动柔性变桨控制系统，采用如下技术方案:
一种电动柔性变桨控制系统，其特征在于，包括风机控制器、柔性变桨控制器、叶片驱动执行器及传动链振动检测系统；
所述风机控制器发出叶片角度信号和叶片速度信号；
所述柔性变桨控制器用于接收风机控制器发出的叶片角度信号和速度信号并将其合成为单一速度信号；
所述叶片驱动执行器通过由单一速度信号和传感器信号合成的叶片速度信号驱动叶片变桨；
所述传动链振动检测安装位于机组传动链上。
进一步地，所述风机控制器与所述柔性变桨控制器连接，所述柔性变桨控制器与所述叶片驱动执行器连接，所述传动链振动检测系统与所述柔性变桨控制器连接，所述叶片驱动执行器与叶片连接。
进一步地，所述柔性变桨控制器的给定速度信号缺失时，这个缺失信息就传输给叶片驱动执行器。
进一步地，失去调和给定速度信号时，叶片驱动执行器通过角度信号开关，按照事先仿真计算的速度曲线逐步降低叶片的收桨速度，最终让叶片处于安全顺桨位置。
本发明的有益效果:本发明的电动柔性变桨控制系统在机组的传动链上安装有振动检测系统，利用传动链的机械振动信息修正柔性变桨控制器合成的单一速度信号来控制叶片驱动执行器，这大大降低了由于风速急速切变引起机组受到的机械冲击；柔性变桨控制器控制叶片驱动执行器，在由于机组故障原因引起柔性变桨控制器速度给定信号丢失时，叶片驱动执行器启动启用经过验证的曲线进行收桨；在电网断电的时候，叶片驱动执行器启用备用电源进行收桨。
【附图说明】
图1为本发明实施例所述的一种电动柔性变桨控制系统的结构示意图。
图2为本发明实施例所述的速度给定信号缺失时的电气信号示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明实施例提供给的一种电动柔性变桨控制系统进行详细描述。如图1、2所示，本发明实施例提供的一种电动柔性变桨控制系统，其特征在于，包括风机控制器、柔性变桨控制器、叶片驱动执行器及传动链振动检测系统；
所述风机控制器发出叶片角度信号和叶片速度信号；
所述柔性变桨控制器用于接收风机控制器发出的叶片角度信号和速度信号并将其合成为单一速度信号；
所述叶片驱动执行器通过由单一速度信号和传感器信号合成的叶片速度信号驱动叶片变桨；
所述传动链振动检测安装位于机组传动链上。
进一步地，所述风机控制器与所述柔性变桨控制器连接，所述柔性变桨控制器与所述叶片驱动执行器连接，所述传动链振动检测系统与所述柔性变桨控制器连接，所述叶片驱动执行器与叶片连接。
进一步地，所述柔性变桨控制器的给定速度信号缺失时，这个缺失信息就传输给叶片驱动执行器。
进一步地，失去调和给定速度信号时，叶片驱动执行器通过角度信号开关，按照事先仿真计算的速度曲线逐步降低叶片的收桨速度，最终让叶片处于安全顺桨位置。
具有风机控制器、用于接收风机控制器发出的叶片角度信号和叶片角度信号并将其合成单一速度信号的柔性变桨控制器、叶片驱动执行器、传动链振动检测系统，叶片驱动执行器通过单一速度信号控制叶片的桨距角。由于传动链振动系统修正了的单一速度信号，大大降低了机组在运行时的机械冲击，延长了机组的机械寿命。当柔性变桨控制器给定的速度信号缺失时，叶片驱动控制器根据风机的启动特性确定速度驱动叶片收桨，当叶片到达给定的角度位置时，叶片驱动器接受位置信号，按预先设计好的加速度(根据机组的机械特性仿真和计算)降低叶片的收桨速度，最终让叶片停止于安全的顺桨位置。由于根据机组的机械特性计算，在安全的范围下，尽可能的降低了机组收到的机械冲击。当机组在电网掉电的时候，采用备用电源驱动叶片驱动执行器收桨，极大的降低了电池的使用频率，延长了备用电池的使用寿命。
实现本系统包括如下硬件需求:变桨主控制单元、与所述变桨主控制单元相连接的伺服驱动系统、与所述伺服驱动系统相连接的变桨执行单元、地面控制单元、与所述伺服驱动系统相连接的第一无线收发模块以及与所述第一无线收发模块进行无线通信的第二无线收发模块，所述变桨主控制单元控制所述伺服驱动系统并与其进行信息交互，所述伺服驱动系统控制所述变桨执行单元并与其进行信息交互，所述地面控制单元控制所述第二无线收发模块。所述第一无线收发模块、第二无线收发模块采用频移键控或者高斯频移键控调试模式。所述变桨执行单元包括变桨电机以及与所述变桨电机相连接的减速机构。所述地面控制单元为风场中央监控室的主机。
本发明的有益效果:本发明的电动柔性变桨控制系统在机组的传动链上安装有振动检测系统，利用传动链的机械振动信息修正柔性变桨控制器合成的单一速度信号来控制叶片驱动执行器，这大大降低了由于风速急速切变引起机组受到的机械冲击；柔性变桨控制器控制叶片驱动执行器，在由于机组故障原因引起柔性变桨控制器速度给定信号丢失时，叶片驱动执行器启动启用经过验证的曲线进行收桨；在电网断电的时候，叶片驱动执行器启用备用电源进行收桨。
以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种电动柔性变桨控制系统，其特征在于，包括风机控制器、柔性变桨控制器、叶片驱动执行器及传动链振动检测系统； 所述风机控制器发出叶片角度信号和叶片速度信号； 所述柔性变桨控制器用于接收风机控制器发出的叶片角度信号和速度信号并将其合成为单一速度信号； 所述叶片驱动执行器通过由单一速度信号和传感器信号合成的叶片速度信号驱动叶片变桨； 所述传动链振动检测安装位于机组传动链上。
2.根据权利要求1所述的一种电动柔性变桨控制系统，其特征在于，所述风机控制器与所述柔性变桨控制器连接，所述柔性变桨控制器与所述叶片驱动执行器连接，所述传动链振动检测系统与所述柔性变桨控制器连接，所述叶片驱动执行器与叶片连接。
3.根据权利要求1所述的一种电动柔性变桨控制系统，其特征在于，所述柔性变桨控制器的给定速度信号缺失时，这个缺失信息就传输给叶片驱动执行器。
4.根据权利要求1所述的一种电动柔性变桨控制系统，其特征在于，失去调和给定速度信号时，叶片驱动执行器通过角度信号开关，按照事先仿真计算的速度曲线逐步降低叶片的收桨速度，最终让叶片处于安全顺桨位置。
【专利摘要】本发明公开了一种电动柔性变桨控制系统，其特征在于，包括风机控制器、柔性变桨控制器、叶片驱动执行器及传动链振动检测系统；风机控制器发出叶片角度信号和叶片速度信号；柔性变桨控制器用于接收风机控制器发出的叶片角度信号和速度信号并将其合成为单一速度信号；叶片驱动执行器通过由单一速度信号和传感器信号合成的叶片速度信号驱动叶片变桨。本发明的电动柔性变桨控制系统利用传动链的机械振动信息修正柔性变桨控制器合成的单一速度信号来控制叶片驱动执行器，降低由于风速急速切变引起机组受到的机械冲击；柔性变桨控制器控制叶片驱动执行器，在由于机组故障原因引起柔性变桨控制器速度给定信号丢失时，叶片驱动执行器启用经过验证的曲线进行收桨。
【IPC分类】F03D7-00
【公开号】CN104747372
【申请号】CN201510189380
【发明人】谢歆, 高明强, 谭维
【申请人】常州易驱动电气科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月20日