CN102996336A - 一种风力发电机控制方法 - Google Patents

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徐玉川
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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

本发明公开了一种风力发电机控制方法，利用风向标、角度传感器配合PLC、调向电机实现风力发电机自动寻风，利用风速传感器、转速传感器、温度传感器配合PLC、调向电机实现风力发电机自动超风速、超转速、超温度保护。本发明可实现风力发电机的主动自动寻风功能，并且在超风速、超转速、超温度的情况下实现风力发电机的自动保护功能，大大提高了风力发电机工作稳定性和安全性。

Description

一种风力发电机控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及控制方法领域，具体为一种风力发电机控制方法。

背景技术

[0002] 风力发电机是一种利用风能进行发电的装置，其由机头、安装在机头内的发电机、供机头安装可运动的回转体、驱动回转体运动的调向电机、安装在机头上的叶片、安装在叶片上的尾翼等构成，其中叶片中心转轴与发电机转子传动连接。叶片在风力作用下带动机头转动，从而使发电机中转子转动实现发电。现有技术中风力发电机工作时常出现风向不稳定，风速过快，风力发电机中转子转速过快，风力发电机中绕组温度过高的问题，影响风力发电机正常平稳运行。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种风力发电机控制方法，以解决现有技术风向不稳定、风速过快、转子转速过快、绕组温度过高影响风力发电机正常稳定运行的问题。

[0004] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种风力发电机控制方法，所述风力发电机包括机头、安装在机头内的发电机、转动安装在机头一端的叶片、供机头安装并带动机头运动的回转体、控制回转体运动的调向电机，其中叶片中心转轴与发电机转子传动连接，其特征在于：在风力发电机上还设置有风速传感器，所述回转体上安装有风向标、角度传感器，在发电机转子附近设置转速传感器，在发电机的绕组上安装温度传感器，所述风速传感器信号输出端、风向标信号输出端、角度传感器信号输出端、转速传感器信号输出端、温度传感器信号输出端、调向电机控制端分别接入一个 PLC ；

所述风向标检测到风向角度为A时，风向标将检测到的信号传送至PLC，PLC接收到风向标的信号时控制调向电机工作，通过调向电机使回转体转动，同时角度传感器检测回转体转动并向PLC发送脉冲，设角度传感器向PLC发送的脉冲数为T，当PLC检测到角度传感器向PLC发送的脉冲数T= (A + 5.9) X 4时，PLC向调向电机发送停机指令，此时调向电机停止工作，回转体在调向电机带动下转动相应的角度，完成机头上叶片的自动寻风；

所述转速传感器检测发电机转子转速，并将转速信号转换成电信号传送至PLC中，PLC中预设有转速最大阈值，当PLC比较得到发电机转速等于或大于转速最大阈值时，PLC向调向电机发送指令，使调向电机驱动回转体侧偏至使机头上叶片转速减小的角度，从而降低发电机中转子转速，实现超速保护；

所述风速传感器中预设风速预警值，当风速传感器检测外部风速大于或等于预设的风速预警值时，风速传感器向PLC发送超风速信号，PLC接收到风速传感器的超风速信号后向调向电机发送指令，控制调向电机驱动回转体侧偏90度，使发电机停止工作，实现超风速保护；当PLC检测到风速传感器停止向PLC发送风速预警信号，PLC控制调向电机驱动回转体回位，使发电机恢复运行； 所述温度传感器检测发电机绕组的温度信号，并将温度信号传送至PLC中，PLC内部程序中设定有发电机绕组的上限保护温度值，当PLC内部程序比较得到温度传感器检测到的温度值等于或大于发电机绕组的上限保护温度值时，PLC控制调向电机驱动回转体偏转至使发电机停止工作的角度，实现超温保护。

[0005] 所述的一种风力发电机控制方法，其特征在于：当PLC同时接收到风速传感器、温度传感器及转速传感器的信号，并进行相应比较得到风速、温度、转速信号均过大时，PLC首先控制调向电机停止自动寻风，接着PLC向调向电机发送指令，控制调向电机驱动回转体转动至使发电机停止工作的角度。

[0006] 本发明利用PLC作为中心控制部件，通过风向标的检测信号获知风向信息，通过调向电机控制回转体转动从而使机头转动，通过角度传感器确保回转体带动机头随风向变化转动至合适角度。利用风速传感器实时检测风速变化情况，当风速过快时通过PLC控制调向电机使风力发电机停止工作，以避免风速过快导致风力发电机内部部件超负荷出现损坏。利用转速传感器监测发电机转子转速，PLC将转子转速与预设的转速最大阈值进行比较，并根据比较结果控制调向电机驱动回转体侧偏至合适的角度，以降低超出转速最大阈值的发电机转子转速。本发明中温度传感器检测到的温度值传递至PLC中进行比较，PLC通过比较结果控制调向电机带动回转体运动，从而实现停止发电机工作进行超温保护，及超温保护后发电机重新启动的目的。

[0007] 本发明可实现风力发电机的主动自动寻风功能，并且在超风速、超转速、超温度的情况下实现风力发电机的自动保护功能，大大提高了风力发电机工作稳定性和安全性。

附图说明

[0008] 图1为本发明原理框图。

具体实施方式

[0009] 如图1所示。一种风力发电机控制方法，风力发电机包括机头、安装在机头内的发电机、转动安装在机头一端的叶片、供机头安装并带动机头运动的回转体、控制回转体运动的调向电机，其中叶片中心转轴与发电机转子传动连接，在风力发电机上还设置有风速传感器，回转体上安装有风向标、角度传感器，在发电机转子附近设置转速传感器，在发电机的绕组上安装温度传感器，风速传感器信号输出端、风向标信号输出端、角度传感器信号输出端、转速传感器信号输出端、温度传感器信号输出端、调向电机控制端分别接入一个PLC ；

风向标检测到风向角度为A时，风向标将检测到的信号传送至PLC，PLC接收到风向标的信号时控制调向电机工作，通过调向电机使回转体转动，同时角度传感器检测回转体转动并向PLC发送脉冲，设角度传感器向PLC发送的脉冲数为T，当PLC检测到角度传感器向PLC发送的脉冲数T= (A + 5.9) X4时，PLC向调向电机发送停机指令，此时调向电机停止工作，回转体在调向电机带动下转动相应的角度，完成机头上叶片的自动寻风；

转速传感器检测发电机转子转速，并将转速信号转换成电信号传送至PLC中，PLC中预设有转速最大阈值，当PLC比较得到发电机转速等于或大于转速最大阈值时，PLC向调向电机发送指令，使调向电机驱动回转体侧偏至使机头上叶片转速减小的角度，从而降低发电机中转子转速，实现超速保护；

风速传感器中预设风速预警值，当风速传感器检测外部风速大于或等于预设的风速预警值时，风速传感器向PLC发送超风速信号，PLC接收到风速传感器的超风速信号后向调向电机发送指令，控制调向电机驱动回转体侧偏90度，使发电机停止工作，实现超风速保护；当PLC检测到风速传感器停止向PLC发送风速预警信号，PLC控制调向电机驱动回转体回位，使发电机恢复运行；

温度传感器检测发电机绕组的温度信号，并将温度信号传送至PLC中，PLC内部程序中设定有发电机绕组的上限保护温度值，当PLC内部程序比较得到温度传感器检测到的温度值等于或大于发电机绕组的上限保护温度值时，PLC控制调向电机驱动回转体偏转至使发电机停止工作的角度，实现超温保护。

[0010] 当PLC同时接收到风速传感器、温度传感器及转速传感器的信号，并进行相应比较得到风速、温度、转速信号均过大时，PLC首先控制调向电机停止自动寻风，接着PLC向调向电机发送指令，控制调向电机驱动回转体转动至使发电机停止工作的角度。

Claims (2)

1. 一种风力发电机控制方法，所述风力发电机包括机头、安装在机头内的发电机、转动安装在机头一端的叶片、供机头安装并带动机头运动的回转体、控制回转体运动的调向电机，其中叶片中心转轴与发电机转子传动连接，其特征在于：在风力发电机上还设置有风速传感器，所述回转体上安装有风向标、角度传感器，在发电机转子附近设置转速传感器，在发电机的绕组上安装温度传感器，所述风速传感器信号输出端、风向标信号输出端、角度传感器信号输出端、转速传感器信号输出端、温度传感器信号输出端、调向电机控制端分别接入一个PLC ；所述风向标检测到风向角度为A时，风向标将检测到的信号传送至PLC，PLC接收到风向标的信号时控制调向电机工作，通过调向电机使回转体转动，同时角度传感器检测回转体转动并向PLC发送脉冲，设角度传感器向PLC发送的脉冲数为T，当PLC检测到角度传感器向PLC发送的脉冲数T= (A + 5.9) X 4时，PLC向调向电机发送停机指令，此时调向电机停止工作，回转体在调向电机带动下转动相应的角度，完成机头上叶片的自动寻风；所述转速传感器检测发电机转子转速，并将转速信号转换成电信号传送至PLC中，PLC 中预设有转速最大阈值，当PLC比较得到发电机转速等于或大于转速最大阈值时，PLC向调向电机发送指令，使调向电机驱动回转体侧偏至使机头上叶片转速减小的角度，从而降低发电机中转子转速，实现超速保护；所述风速传感器中预设风速预警值，当风速传感器检测外部风速大于或等于预设的风速预警值时，风速传感器向PLC发送超风速信号，PLC接收到风速传感器的超风速信号后向调向电机发送指令，控制调向电机驱动回转体侧偏90度，使发电机停止工作，实现超风速保护；当PLC检测到风速传感器停止向PLC发送风速预警信号，PLC控制调向电机驱动回转体回位，使发电机恢复运行；所述温度传感器检测发电机绕组的温度信号，并将温度信号传送至PLC中，PLC内部程序中设定有发电机绕组的上限保护温度值，当PLC内部程序比较得到温度传感器检测到的温度值等于或大于发电机绕组的上限保护温度值时，PLC控制调向电机驱动回转体偏转至使发电机停止工作的角度，实现超温保护。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机控制方法，其特征在于：当PLC同时接收到风速传感器、温度传感器及转速传感器的信号，并进行相应比较得到风速、温度、转速信号均过大时，PLC首先控制调向电机停止自动寻风，接着PLC向调向电机发送指令，控制调向电机驱动回转体转动至使发电机停止工作的角度。
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