CN101608912B - 变桨变速风力发电机组桨距角检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力发电机组，特别涉及一种变桨变速风力发电机组桨距角检测装置。本发明在变桨电机的输出轴上安装有增量型编码器，所述增量型编码器的输出连接到变桨控制系统，所述变桨回转轴承旁安装有最大桨距角位置校正开关、最小桨距角位置校正开关、最大桨距角位置极限开关、最小桨距角位置极限开关，所述各校正开关和极限开关的输出信号连接到所述变桨控制系统，使安装简单、降低桨距角检测装置的成本50％；增加了最小桨距角位置极限开关，提高风力发电机组桨距角检测的可靠性、真实性及机组运行的安全性，降低机组成本。为风力发电机组控制系统提供准确的桨叶桨距角信息，提高机组捕获风能的效率，获得最佳电能输出。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组，特别涉及一种变桨变速风力发电机组桨距角检测装置。
背景技术
目前我国并网型变桨变速风力发电机组电驱动变桨系统中，桨距角检测装置主要采用依次连接的增量型编码器、绝对值型编码器、最大桨距角位置极限开关的结构形式构成。所述增量型编码器安装在驱动电机轴的末端，用于检测桨距角的增量；所述绝对值型编码器通过小齿轮与变桨回转轴承内齿圈联结，用于检测桨距角的绝对位置。桨距角的确认是根据增量型编码器检测的桨距角增量而计算出桨距角，再与绝对值型编码器检测的绝对桨距角进行比较，如差值在规定范围内就取其绝对值型编码器检测的值作为桨距角。
目前采用增量型编码器、绝对值型编码器、最大桨距角位置极限开关这种结构形式的桨距角检测装置，由于采用了绝对值型编码器，而绝对值型编码器属多圈旋转型，其价格高、安装时通过小齿轮与变桨回转轴承内齿圈联结，安装结构复杂，且无最小位置极限保护开关，机组存在安全隐患。
发明内容
本发明克服了上述缺点，提供了一种结构简单、成本低、安全性高的变桨变速风力发电机组桨距角检测装置。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种变桨变速风力发电机组桨距角检测装置，包括变桨电机、变桨控制系统和变桨回转轴承，所述变桨电机的输出轴上安装有增量型编码器，所述增量型编码器的输出连接到变桨控制系统，所述变桨回转轴承旁安装有最大桨距角位置校正开关、最小桨距角位置校正开关、最大桨距角位置极限开关和最小桨距角位置极限开关，所述各校正开关和极限开关的输出信号连接到所述变桨控制系统，所述最小桨距角位置校正开关设置在桨距角0°～5°之间，所述最大桨距角位置校正开关设置在桨距角85°～90°之间，所述最小桨距角位置极限开关设置在桨距角-5°～0°之间，所述最大桨距角位置极限开关位于90°～95°之间。
所述最大桨距角位置校正开关和最小桨距角位置校正开关可采用电感式感应接近开关。
所述最大桨距角位置极限开关和最小桨距角位置极限开关可采用机械式触点开关。
所述增量型编码器可采用增量型旋转编码器。
本实用新型在变桨电机的输出轴上安装有增量型编码器，所述增量型编码器的输出连接到变桨控制系统，所述变桨回转轴承旁安装有最大桨距角位置校正开关、最小桨距角位置校正开关、最大桨距角位置极限开关、最小桨距角位置极限开关，所述各校正开关和极限开关的输出信号连接到所述变桨控制系统，与现有桨距角检测装置的主要区别是用最大、最小桨距角位置校正开关取代了绝对值型编码器，且增加 了最小桨距角位置极限开关。本发明取消了绝对值型编码器，使安装简单、降低桨距角检测装置的成本50％；增加了最小桨距角位置极限开关，提高风力发电机组桨距角检测的可靠性、真实性及机组运行的安全性，降低机组成本。为风力发电机组控制系统提供准确的桨叶桨距角信息，提高机组捕获风能的效率，获得最佳电能输出。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明中桨叶桨距角极限开关和校正开关的安装结构示意图；
图3为本发明中桨叶桨距角极限开关和校正开关信号图。
具体实施方式
如图1中所示，为本发明桨距角检测装置的原理框图，包括变桨电机、变桨控制系统、变桨齿轮箱、变桨回转轴承、变桨驱动器、电源转换接触器和蓄电池，所述变桨电机的输出轴通过变桨齿轮箱连接并控制桨叶转轴在变桨回转轴承上的转动，变桨控制系统输出的控制信号通过变桨驱动器连接到电源转换接触器，再由所述电源转换接触器控制所述变桨电机的运行，所述蓄电池为电源转换接触器提供电能，本发明还包括增量型编码器、最大桨距角位置校正开关、最小桨距角位置校正开关、最大桨距角位置极限开关、最小桨距角位置极限开关，所述增量型编码器安装在变桨电机输出轴的末端，其输出信号通过连接器(图中未标示)连接到变桨控制系统；极限开关和校正开关安装在固定于变桨回转轴承旁的安装板上，其输出信号通过连接器到变桨控制系统；极限开关和校正开关的触发可以由安装在变桨回转轴承上的变桨位置梯形滑轨及感应凸轮控制，也可以采用其他本领域 技术人员所惯常采用的能够随桨叶转轴触发动作的机构。
风力发电机组桨叶的桨距角的运行区域一般在0°～90°间，而机组正常发电时桨距角通常处于0°附近、机组停机时桨距角通常处于90°附近。桨叶转向的桨距角由控制系统根据增量型编码器的信号及开关的状态计算得出。
如图2所示，为极限开关和校正开关的安装结构示意图。在大于0°、小于90°桨距角附近装有最小桨距角位置校正开关1和最大桨距角位置校正开关2，偏移角度为0°～5°之间，即最小桨距角位置校正开关1位于0°～5°之间，最大桨距角位置校正开关2位于85°～90°之间，所述两校正开关为边沿触发接近开关，用于对桨距角的校正，解决了由于编码器在长时间运行中带来的累积误差，确保了桨距角的准确性；在小于0°、大于90°桨距角附近装有最小桨距角位置极限开关3和最大桨距角位置极限开关4，偏移角度为0°～5°之间，即最小桨距角位置极限开关3位于-5°～0°之间，最大桨距角位置极限开关4位于90°～95°之间，在控制系统故障时确保了桨叶的桨距角不会超过安全运行极限区域，提高了机组的安全性。
如图3中所示为桨叶桨距角极限开关和校正开关信号图。当机组启动时桨叶向小角度(0°方向)转动，转动到最小桨距角位置校正开关位置1时，校正开关动作的瞬间(上升沿信号)将控制系统桨距角置为规定的最小校正角度；当机组停机时桨叶向大角度(90°方向)转动，转动到最大桨距角位置校正开关位置2时，校正开关动作的瞬间(上升沿信号)将控制系统桨距角置为规定的最大校正角度。如控制系统发生故障，桨叶可能会向小角度转动到最小桨距角位置极限开关位置，此时，极限开关动作将驱动电机电源切换到蓄电池桨叶自动 向大角度回转，转动到最大桨距角位置极限开关位置时，极限开关动作切断驱动电源使桨叶停在最大桨距角位置极限开关位置(且将控制系统桨距角置为规定的最大极限角度)，保证了机组的安全。如电网故障或停电时驱动电机电源也自动切换到蓄电池，桨叶自动向大角度回转到规定的最大极限角度。
本发明中的所述增量型编码器采用增量型旋转编码器，分辨率为1024，电源为24V DC，接口形式为HTL，用于桨距角的计算。所述最大、最小桨距角位置校正开关可采用电感式感应接近开关，圆柱型齐平安装，抗干扰能力强，用于对桨距角的校正，解决了由于编码器在长时间运行中带来的累积误差。所述最大、最小桨距角位置极限开关可采用机械式触点开关，当开关动作时将转动桨叶到安全角度，保证了机组的安全。
本发明安装简单，编码器可以在电机制造厂直接安装好，无需联结小齿轮，降低了桨距角检测装置成本约50％；而且提高了风力发电机组的安全性。
以上对本发明所提供的变桨变速风力发电机组桨距角检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种变桨变速风力发电机组桨距角检测装置，包括变桨电机、变桨控制系统和变桨回转轴承，所述变桨电机的输出轴上安装有增量型编码器，所述增量型编码器的输出连接到变桨控制系统，其特征在于：所述变桨回转轴承旁安装有最大桨距角位置校正开关、最小桨距角位置校正开关、最大桨距角位置极限开关和最小桨距角位置极限开关，所述各校正开关和极限开关的输出信号连接到所述变桨控制系统，所述最小桨距角位置校正开关设置在桨距角0°～5°之间，所述最大桨距角位置校正开关设置在桨距角85°～90°之间，所述最小桨距角位置极限开关设置在桨距角-5°～0°之间，所述最大桨距角位置极限开关位于90°～95°之间。
2.根据权利要求1所述的变桨变速风力发电机组桨距角检测装置，其特征在于：所述最大桨距角位置校正开关和最小桨距角位置校正开关采用电感式感应接近开关。
3.根据权利要求1所述的变桨变速风力发电机组桨距角检测装置，其特征在于：所述最大桨距角位置极限开关和所述最小桨距角位置极限开关采用机械式触点开关。
4.根据权利要求1所述的变桨变速风力发电机组桨距角检测装置，其特征在于：所述增量型编码器采用增量型旋转编码器。
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