CN103352798B - 一种风电机组收桨系统及收桨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风电机组收桨系统及收桨方法，其中风电机组收桨方法包括如下步骤：1）判断风电机组是否为紧急停机收桨；2）当风电机组是紧急停机收桨时，按照预先设定的曲线控制收桨；当风电机组非紧急停机收桨时，比较叶片桨距角与预设切换角的大小，当叶片桨距角小于预设切换角时，按照常态收桨方式收桨至预设切换角，再按照所述的预先设定的曲线控制收桨至收桨过程结束，当叶片桨距角大于预设切换角时，按照所述预先设定的曲线控制收桨至收桨过程结束。在非紧急停机收桨的最后阶段利用预设的曲线进行开环控制收桨，使风电机组收桨控制的可靠性和安全性得到进一步的提高。

Description

一种风电机组收桨系统及收桨方法
技术领域
本发明涉及一种风电机组收桨系统及收桨方法。
背景技术
随着风电行业的快速发展，变桨距风电机组也朝着兆瓦级、大型化发展，与此同时，风电机组对系统的安全性、可靠性的要求也越来越高。作为风电机组安全系统第一级保护的变桨系统，对其控制的好坏就变得尤为重要。在对变桨系统的控制中，又以关系到风机安全、平稳停机的收桨控制最为关键。
目前，变桨系统的收桨控制，一般可分为三种情况：一是正常停机收桨，如风速过低停机或人为手动停机等，此种停机方式是由主控PLC实时发送速度位置命令，控制桨叶从工作位置到顺桨位置收桨的；二是一般故障停机收桨，如某个空开跳开而故障停机等，此种停机方式也是由主控PLC实时发送速度位置命令，控制桨叶从工作位置到顺桨位置收桨的，只不过收桨的速度较第一种更大一些；三是紧急停机收桨（开环控制收桨），如主控与变桨通讯故障停机或安全链断开故障停机导致的收桨，此种停机方式不需要主控PLC的参与，完全由变桨驱动器自主控制叶片从工作位置收桨至顺桨位置。不难看出：前两种停机方式都是由主控PLC全程参与控制桨叶收桨停机的，优先级别较低；而第三种则是变桨系统独立于主控系统自主完成收桨停机的，优先级别高，同时也具有更高的安全性和可靠性。
相对于第三种收桨情况而言，前两种收桨情况的控制方式是由主控系统控制完成的，停机控制准确度相对较低、偏差相对较大。尤其是在停机的最后阶段，存在着触发停机位置限位开关或撞击变桨止块进而报出故障或损坏设备的风险，降低了风机运行的可靠性和安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电机组收桨系统及收桨方法，用以解决风机收桨过程中由于主控系统在收桨最后阶段参与控制收桨而影响风机运行可靠性与安全性的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种风电机组收桨方法，包括如下步骤：
1）判断风电机组是否为紧急停机收桨；
2）当风电机组是紧急停机收桨时，按照预先设定的曲线控制收桨；当风电机组非紧急停机收桨时，比较叶片桨距角与预设切换角的大小，当叶片桨距角小于预设切换角时，按照常态收桨方式收桨至预设切换角，再按照所述的预先设定的曲线中预设切换角之后的部分控制收桨至收桨过程结束，当叶片桨距角大于预设切换角时，按照所述预先设定的曲线中预设切换角之后的部分控制收桨至收桨过程结束。
当桨距角到达接近90°的设定角度时，从设定角度匀减速收桨至90°。
所述的设定角度为80°。
所述预设切换角小于所述设定角度。
所述紧急停机收桨包括安全链断开故障收桨或主控系统与变桨部分通讯中断故障收桨。
一种采用所述的风电机组收桨方法的收桨系统，包括主控系统，主控系统控制连接变桨驱动器，变桨驱动器采样连接接近开关、控制连接变桨电机，变桨电机通过减速器控制连接风轮叶片。
所述变桨驱动器还连接备用电源。
本发明的有益效果是：利用鉴于第三种收桨方式的开环控制收桨方式，在非紧急停机收桨的最后阶段利用预设的曲线进行开环控制收桨，将该收桨控制应用到每一次停机收桨当中，使风电机组收桨控制的可靠性和安全性得到进一步的提高。
附图说明
图1是本发明收桨控制系统的结构示意图；
图2是本发明收桨控制方法的流程图；
图3是紧急收桨时的速度-位置规划示意图；
图4是非紧急收桨时的速度-位置规划示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明收桨控制系统单桨叶的结构示意图。其中，主控系统通过动力电缆、信号线缆和通讯线与变桨驱动器相连；变桨驱动器与变桨电机相连；变桨电机通过减速器相连，经变桨齿圈驱动叶片变桨；接近开关安装于轮毂80°位置，在变桨轴承内侧齿圈上的对应位置安装有一挡板，保证叶片在80°到90°位置之间时，感应接近开关始终处于触发状态，其开关触点与变桨驱动器DI点相连；后备电源与驱动器相连。
图2为本发明的控制逻辑示意图，根据此图，详细介绍本发明的收桨控制方法。
收桨开始后，首先根据驱动器的DI输入点电平的高低，判断接近开关的触发状态：若已触发，则说明叶片处于80°到90°位置，此时，认为风电机组已处于收桨完成状态，直接结束收桨；若未触发，则进一步判断是否为紧急故障收桨。
若为紧急停机收桨（如安全链断开收桨、主控与变桨系统通讯故障收桨等），则由变桨驱动器自主控制变桨电机按照图3所示的速度-位置曲线收桨。即：驱动器自主控制叶片以n1°/s的速度收桨至α1，以n2°/s的速度收桨至α2，再以n3°/s的速度收桨，直到检测到接近开关（IPS）的上升沿信号后，再按照匀减速速度规划收桨至顺桨位置。其中，n1、n2、n3为三种不同的收桨速度，α1、α2为不同收桨速度切换的角度位置，针对不同的叶片翼型或在不同的风场，这些参数可做相应的调整。
若为非紧急停机收桨（包括正常停机收桨和一般故障停机收桨），当叶片位置小于预设控制切换角αswitch时，按照常态收桨方式控制收桨，由主控PLC根据风电机组的并、脱网状态来控制叶片分别以n1°/s和n2°/s的速度收桨；当叶片位置到达αswitch时，主控PLC通过置位控制字中的SafRun标志位的方式，执行紧急收桨，具体见图4中αswitch右侧曲线，该曲线与图3中后半段曲线相同，其收桨过程与叶片位置大于α2之后的紧急停机收桨过程一致，通过设定曲线开环控制。一般地，取α2＜αswitch＜80°。
本发明采用增加一个控制切换角αswitch和主控置位SafRun标志位的方式，将可靠性和准确性更高的紧急收桨方式进一步应用到每一次的收桨控制当中，简化了主控系统侧收桨控制工作，也提高了收桨控制的精确度和可靠性；接近开关触发后，采取匀减速的收桨控制方式，使得叶片到达顺桨位置的同时，收桨速度也降为0，减少了停机时对止块或限位开关的冲击，进而提高了整机运行的可靠性。

Claims (6)

1.一种风电机组收桨方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)判断风电机组是否为紧急停机收桨；
2)当风电机组是紧急停机收桨时，按照预先设定的曲线控制收桨；当风电机组非紧急停机收桨时，比较叶片桨距角与预设切换角的大小，当叶片桨距角小于预设切换角时，按照常态收桨方式收桨至预设切换角，再按照所述的预先设定的曲线中预设切换角之后的部分控制收桨至收桨过程结束，当叶片桨距角大于预设切换角时，按照所述预先设定的曲线中预设切换角之后的部分控制收桨至收桨过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组收桨方法，其特征在于，当桨距角到达接近90°的设定角度时，从设定角度匀减速收桨至90°。
3.根据权利要求1所述的一种风电机组收桨方法，其特征在于，所述预设切换角小于80°。
4.根据权利要求1所述的一种风电机组收桨方法，其特征在于，所述紧急停机收桨包括安全链断开故障收桨或主控系统与变桨部分通讯中断故障收桨。
5.一种采用权利要求1所述的风电机组收桨方法的收桨系统，其特征在于，包括主控系统，主控系统控制连接变桨驱动器，变桨驱动器采样连接接近开关、控制连接变桨电机，变桨电机通过减速器控制连接风轮叶片。
6.根据权利要求5所述的收桨系统，其特征在于，所述变桨驱动器还连接备用电源。
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