CN105529982B - 一种用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，步骤包括：1）实时检测目标风力发电机组中变桨电机的温度，若检测到的温度达到超温状态，转入执行步骤2）；2）控制调整变桨电机的桨距角以降低变桨电机的温度至正常状态，返回执行步骤1）直至退出控制。本发明具有实现操作简单、能够实时防止变桨电机超温且控制效率及精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组控制技术领域，尤其涉及一种用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法。
背景技术
在持续大风工况下，风力发电机组呈现额定发电状态，变桨电机通常需要承受比较大的负载；若此时变桨电机所承受的额定负载并不够大，就可能会发生变桨电机超温的状况，导致风机报故障停机，影响发电量和产品形象。由于不平衡、长时间运行磨损等原因，叶片、变桨轴承、楔形快、变桨减速齿轮箱、变桨电机以及变桨控制柜等部件，均可能会在大风工况下引起变桨电机力矩的额外增大，从而触发变桨电机超温。
变桨电机的超温如上述实际涉及到多个部件，包括叶片、变桨轴承、楔形快、变桨减速齿轮箱、变桨电机、变桨控制柜等，因而针对变桨电机的超温，目前通常是采用针对各部件的排查方法以确定具体超温原因，如：
针对易于更换的部分（如变桨电机、变桨柜），使用互换法进行排除；
针对易于测量或静态检查但不易更换的部分（如楔形快、变桨减速齿轮箱），使用实际测量或静态检查的方法进行检查；
针对很难更换的部分（如叶片、变桨轴承），使用仿真方法进行排查。
同时变桨电机的超温还涉及到多种运行条件，如风况及持续时间、环境温度、风机运行情况等，实际中通常也需要逐一进行分析排查。
采用上述方法逐一排查、验证变桨电机的超温问题，所需的成本较高、周期长，且上述各部件在排查过程中需要逐一更换，不便于实际操作且实现过程复杂。若能够在风力发电机组运行过程中防止变桨电机超温，则可以有效避免针对上述超温问题的排查验证工作，降低所需成本，因此，如何防止风力发电机组中变桨电机发生超温，是一个迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种实现操作简单、能够实时防止变桨电机超温且控制效率及精度高的用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，步骤包括：
1）实时检测目标风力发电机组中变桨电机的温度，若检测到的温度达到超温状态，转入执行步骤2）；
2）控制调整变桨电机的桨距角以降低变桨电机的温度至正常状态，返回执行步骤1）直至退出控制。
作为本发明的进一步改进，所述步骤2）中调整变桨电机的桨距角具体为：
2.1）获取当前检测到的变桨电机的温度，并计算与预设超温阈值之间的温差值；
2.2）根据所述步骤2.1）计算得到的温差值转换得到所需调整的角度，按照转换得到的角度调整变桨电机的桨距角。
作为本发明的进一步改进：所述步骤2.2）中具体按照下式转换所需调整的角度；
β=Kp * T
其中β为所需调整的角度，Kp为调整系数，T为当前检测到的温度与预设超温阈值之间的温差值。
作为本发明的进一步改进：所述步骤2.2）中转换得到所需调整的角度时，还包括对所需调整的角度进行限幅步骤。
作为本发明的进一步改进：所述步骤2）中每间隔第一指定时间调整变桨电机的桨距角。
作为本发明的进一步改进：所述步骤2）中变桨电机的温度至正常状态时，在停止调整前还包括延时第二指定时间步骤。
作为本发明的进一步改进：所述超温状态为温度大于预设超温阈值时的状态。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1）本发明用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，通过实时检测变桨电机的温度，可以实时监控变桨电机的温度状态，当检测到处于超温状态时，通过调整变桨电机的桨距角来调整变桨电机的温度，可以有效防止变桨电机发生超温状况，避免对超温问题进行额外的排查验证工作，大大减少了风电发电机组运行中所需成本；
2）本发明用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，基于变桨电机温度与变桨电机的桨距角的相关性，由变桨电机的桨距角控制调整变桨电机的温度，实现操作简单，易于实现控制，且控制效率以及控制精度高；
3）本发明用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，进一步当检测到变桨电机当前温度超过预设超温阈值时，通过计算当前检测到的温度与预设超温阈值之间的温差值，并由该温度值转换为对应所需调整的角度，可实时由超温的温差对变桨电机的桨距角进行精确调整；
4）本发明用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，进一步当检测到变桨电机处于为超温状态后，每间隔一定时间获取变桨电机的当前温度控制执行变桨电机桨距角的调整，直至变桨电机的温度恢复至正常状态，从而通过调整过程中变桨电机实时反馈的温度来控制调整过程，可以使得变桨电机的温度能够快速恢复至正常状态，同时实现精准的控制调节。
附图说明
图1是本实施例用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法的实现流程示意图。
图2是本发明防变桨电机超温的控制方法在具体实施例中的实现流程示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，步骤包括：
1）实时检测目标风力发电机组中变桨电机的温度，若检测到的温度达到超温状态，转入执行步骤2）；
2）控制调整变桨电机的桨距角以降低变桨电机的温度至正常状态，返回执行步骤1）直至退出控制。
本实施例预先通过对不同风场中不同风力发电机组进行测试，确定得到与变桨电机温度相关的因素。如表1所示为对某风场中一风力发电机进行测试时，测试得到的各叶片不同桨距角所对应力矩值。
表1：变桨电机不同桨距角时叶片的力矩值测试结果。
| 0度桨距角对应力矩值 | 2度桨距角对应力矩值 | 4度桨距角对应力矩值 | |
| 叶片1 | 24.29 | 21.39 | 19.05 |
| 叶片2 | 24.60 | 21.95 | 19.10 |
| 叶片3 | 24.83 | 22.34 | 19.21 |
由表1可以看出，随着桨距角的增加，变桨力矩值（单位：Nm）逐渐减小，而变桨力矩与变桨电机温度相关，当减少变桨力矩时，会降低变桨电机的负载和输出，使得变桨电机温升下降，最终使变桨电机的温度降低，因此可以推导得出变桨电机温度与变桨电机的桨距角具有相关性，通过调整变桨电机的桨距角可以调整变桨电机的温度。
本实施例基于上述得出的变桨电机温度与变桨电机桨距角之间具有相关性，由变桨电机的桨距角控制调整变桨电机的温度，实现操作简单，易于实现控制，且控制效率以及控制精度高。
本实施例通过实时检测变桨电机的温度，以实时监控变桨电机的温度状态，当检测到处于超温状态时，通过调整变桨电机的桨距角来调整变桨电机的温度，可以有效实时防止变桨电机发生超温状况，避免后续需要对超温问题进行额外的排查验证工作，大大减少了风电发电机组运行中所需成本。
本实施例中，超温状态为温度大于预设超温阈值时的状态，预设超温阈值具体取120℃，即当检测到变桨电机的温度大于120℃时，则判定处于超温状态，需要执行步骤2）以将温度降低至小于120℃的正常状态。超温状态的超温阈值具体可根据实际需求进行设定。
本实施例中，步骤2）中调整变桨电机的桨距角具体为：
2.1）获取当前检测到的变桨电机的温度，并计算与预设超温阈值之间的温差值；
2.2）根据步骤2.1）计算得到的温差值转换得到所需调整的角度，按照转换得到的角度调整变桨电机的桨距角。
如上述，变桨电机的温度与变桨电机的桨距角具有相关性，则由所需调整的温度差即可确定所需调整的角度。本实施例当检测到变桨电机当前温度超过预设超温阈值（本实施例具体取120℃）时，通过计算当前检测到的变桨电机的温度与预设超温阈值之间的温差值得到需要调整的温度值，由该温度值转换为对应所需调整的角度，可实时由超温的温差对变桨电机的桨距角进行精确调整。
本实施例中，步骤2.2）中具体按照下式转换所需调整的角度；
β=Kp * T
其中β为所需调整的角度，Kp为调整系数，T为当前检测到的温度与预设超温阈值之间的温差值。Kp的取值范围可以为[0.5，2]，本实施例Kp具体取1即可满足条件，当然Kp也可根据经验或试验数据进行取值。
本实施例中，步骤2.2）中转换得到所需调整的角度后，还包括对所需调整的角度进行限幅步骤，通过限幅保持所需调整的角度为定值，避免变桨动作频繁，从而进一步提高温度控制精度。
本实施例中，步骤2）中每间隔第一指定时间调整变桨电机的桨距角，以逐渐将变桨电机的温度降至正常状态。本实施例具体当检测到变桨电机处于为超温状态后，每间隔一定时间获取变桨电机的当前温度控制执行变桨电机桨距角的调整，直至变桨电机的温度恢复至正常状态。上述调整过程中，通过间隔一定时间变桨电机反馈的温度来控制调整过程，使得变桨电机的温度能够快速恢复至正常状态，同时实现精准的控制调节。
本实施例中，步骤2）中变桨电机的温度至正常状态时，在停止调整前还包括延时第二指定时间步骤。停止调整前延时一定时间，即使得桨距角按照调整后角度保持一定时间，以进一步确保变桨电机的温度能够稳定的维持在正常状态。
变桨电机的超温通常是在长时间的大风满发（发电状态）工况下出现，且风电机组是通过主控系统控制实现全程自动发电。如图2所示，本实施例具体将上述控制方法封装为一个防超温控制软件模块，并加载在主控系统中；变桨系统实时将变桨电机的温度反馈至主控系统，当反馈的变桨电机温度超过预设超温阈值120℃时，每间隔第一指定时间（本实施例具体取1分钟）计算变桨电机的温差值，即变桨电机当前检测的温度相对于120℃的温差值，由主控系统以该温差值为控制输入增加变桨系统的桨距角，即换算得到变桨电机的回桨角度，并对增加的桨距角进行限幅，其中桨距角调整值具体为：Kp * T，T为变桨电机相对于120℃的温差值；循环执行上述调整，直至变桨电机的温度小于120℃，延时第二指定时间（本实施例具体取5分钟）后停止调整桨距角，以取消变桨电机的回桨角度，恢复为正常发电调节状态；循环执行上述控制过程直至退出控制，可以实时当变桨电机超温时控制调整至正常状态，从而有效防止变桨电机超温。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，其特征在于步骤包括：
1）实时检测目标风力发电机组中变桨电机的温度，若检测到的温度达到超温状态，转入执行步骤2）；
2）控制调整变桨电机的桨距角以降低变桨电机的温度至正常状态，返回执行步骤1）直至退出控制；
所述步骤2）中调整变桨电机的桨距角具体为：
2.1）获取当前检测到的变桨电机的温度，并计算与预设超温阈值之间的温差值；
2.2）根据所述步骤2.1）计算得到的温差值转换得到所需调整的角度，按照转换得到的角度调整变桨电机的桨距角；
所述步骤2.2）中具体按照下式转换所需调整的角度；
β=Kp * T
其中β为所需调整的角度，Kp为调整系数，T为当前检测到的温度与预设超温阈值之间的温差值。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，其特征在于：所述步骤2.2）中转换得到所需调整的角度时，还包括对所需调整的角度进行限幅步骤。
3.根据权利要求1～2中任意一项所述的用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，其特征在于：所述步骤2）中每间隔第一指定时间调整变桨电机的桨距角。
4.根据权利要求3所述的用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，其特征在于：所述步骤2）中变桨电机的温度至正常状态时，在停止调整前还包括延时第二指定时间步骤。
5.根据权利要求1～2中任意一项所述的用于风力发电机组中防变桨电机超温的控制方法，其特征在于：所述超温状态为温度大于预设超温阈值时的状态。
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