CN105736247B - 风电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种风电机组。所公开的风电机组包括叶轮(100)、传动系统(200)、发电机(300)、定子绕组短路装置(600)和定子电网分断装置(700)；发电机(300)包括定子和转子，定子的绕组与转子的绕组均用于与电网(400)电相连；转子的绕组与电网(400)通过双馈变流器(500)电连接；转子通过传动系统(200)与叶轮(100)传动相连；定子电网分断装置(700)连接在定子的绕组与电网(400)之间，用于控制两者之间电连接的通断；定子绕组短路装置(600)用于在定子的绕组与电网(400)处于断开状态下，短接定子的各个绕组。上述方案能解决通过人工盘动来调节叶片停靠角度所存在的费时费力问题。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电机组。
背景技术
为了缓解化石能源利用所产生的环境问题，风能，作为一种已开发的清洁能源，已经较为普遍地应用于多个领域。其中，利用风能发电是目前发展较为迅速的一个领域。风力发电机组(本文简称风电机组)是实现风能发电的重要设备。
为了确保风电机组的长时间正常工作，在风电机组工作设定时间段后维护人员需要对叶轮进行检修维护。为了便于检修维护工作的进行，叶轮的叶片需要在风电机组停机后以某个特定的方向停靠，例如某个叶片的延伸方向处于竖直向下的方向。这就需要风电机组停机后其叶片具有设定的停靠角度。但是，风电机组一旦停机之后很难满足上述叶片的停靠角度要求。为此，通常采用人工盘动的方式使得叶轮旋转，进而来调整叶片的停靠角度。所谓人工盘动的调整方式主要通过人工推动叶轮转动来实现。我们知道，风电机组的重量较大，高达几吨甚至几十吨。很显然，上述人工盘动的调整方式存在费时费力的弊端，进而会导致对风电机组检修维护工作的效率较低、成本较高。
可见，如何解决目前人工盘动方式调节叶片的停靠角度所存在的费时费力问题，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明公开一种风电机组，以解决背景技术所述的人工盘动方式调节叶片的停靠角度所存在的费时费力问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了如下技术方案：
风电机组，包括叶轮、传动系统及发电机；所述发电机包括定子和转子，所述定子的绕组与所述转子的绕组均用于与电网电相连；所述转子的绕组与所述电网通过双馈变流器电连接；所述转子通过所述传动系统与所述叶轮传动相连；
所述风电机组还包括定子绕组短路装置、定子电网分断装置、角度传感器、第一控制器、第二控制器和计算模块；其中：
所述定子电网分断装置连接在所述定子的绕组与所述电网之间，用于控制两者之间电连接的通断；所述定子绕组短路装置用于在所述定子的绕组与所述电网处于断开状态下，短接所述定子的各个所述绕组；所述角度传感器设置于所述叶轮的叶片，用于检测所述叶片相对于角度测量基础的当前偏转角度；所述第一控制器与所述角度传感器相连，用于在所述当前偏转角度为目标偏转角度时断开所述转子的绕组与所述电网之间的电连接；所述第二控制器与所述双馈变流器相连，所述计算模块与所述第二控制器相连，所述计算模块用于计算所述当前偏转角度与所述目标偏转角度之差的绝对值，所述第二控制器用于控制所述双馈变流器对所述转子的励磁量，以实现所述励磁量随所述绝对值的减小而减小。
优选的，上述风电机组中，所述风电机组还包括叶轮锁定装置；其中：
所述叶轮锁定装置设置于所述传动系统，用于锁定所述传动系统的转动。
优选的，上述风电机组中，所述定子绕组短路装置或/和所述定子电网分断装置为断路器或接触器。
优选的，上述风电机组中，所述定子绕组短路装置包括检测单元和执行单元；其中：
所述检测单元用于检测所述定子电网分断装置的工作状态；所述工作状态包括断开状态和连接状态；
所述执行单元与所述检测单元相连，用于根据所述检测单元的检测结果为断开状态时短接所述定子的各个所述绕组。
优选的，上述风电机组中，所述定子绕组短路装置还包括报警单元；其中：
所述报警单元与所述检测单元相连，用于根据所述检测单元的检测结果为连接状态时报警。
优选的，上述风电机组中，所述风电机组为双馈型风电机组。
本发明公开的风电机组具有以下有益效果：
本发明公开的风电机组能在停机维护时，定子电网分断装置、定子绕组短路装置及双馈变流器的工作能使得发电机切换成电动机工作模式，进而驱动叶轮的旋转操作，最终达到调节叶片停靠角度的目的。相比于背景技术采用人工盘动的方式而言，本发明公开的风电机组能通过电驱动来调节叶片的停靠角度，从而达到省时省力的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的风电机组的结构示意图；
图2是本发明实施例公开的风电机组的一部分结构示意图；
图3是本发明实施例公开的风电机组的另一部分结构示意图；
图4是本发明实施例公开的一种具体的定子绕组短路装置与定子电网分断装置的连接示意图。
附图标记说明：
100-叶轮、110-叶片、120-角度传感器、130-第一控制器、200-传动系统、210-叶轮锁定装置、300-发电机、400-电网、500-双馈变流器、600-定子绕组短路装置、610-检测单元、620-执行单元、630-报警单元、700-定子电网分断装置、800-第二控制器、900-计算模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例公开一种风电机组。所公开的风电机组包括叶轮100、传动系统200、发电机300、双馈变流器500、定子绕组短路装置600和定子电网分断装置700。
发电机300包括定子和转子，定子和转子均缠有绕组。定子的绕组和转子的绕组均用于与电网400电连接，由电网400供电。其中，转子的绕组与电网400通过双馈变流器500实现电连接。在发电机300的定子处于脱网状态下，双馈变流器500的传统拖动功能可以对发电机300的转子的交流励磁工况(例如频率、幅值、相位等)实施调节。
转子通过传动系统200与叶轮100传动相连，在叶轮100转动的带动下转子转动，相反，在叶轮100处于非工作状态(停机状态)时，转子的转动也能带动下叶轮100转动。传动系统200即为风电机组进行风力发电时的传动系统。
定子电网分断装置700连接在定子的绕组和电网400之间，用于控制两者之间电连接的通断，定子电网分断装置700可以是断路器或接触器。定子绕组短路装置600用于在定子的绕组与电网400处于断开状态下，短接定子的各个绕组，即使得各个绕组处于短路状态。定子绕组短路装置600也可以是断路器或接触器。
本实施例公开的风电机组具有两种状态，一种是工作状态，另一种是非工作状态。当风电机组处于工作状态时，定子的绕组和转子的绕组均与电网400处于接通状态，电网400为两者供电，叶轮100的转动实现发电机300处于发电工作状态，此时定子电网分断装置700控制定子的绕组与电网400电连通，定子绕组短路装置600不工作。当风电机组处于非工作状态时，叶轮100不转动，定子电网分断装置700控制定子的绕组与电网400处于断开状态，定子绕组短路装置600在定子的绕组与电网400处于断开状态后，短接定子的各个绕组。此时转子的绕组仍然与电网400电连接。转子的绕组与电网400电连接，双馈变流器500对转子回路励磁，进而使发电机300转入电动机工作模式，即发电机300为电动机。此时的发电机300能实现转子的转动，进而使得转子通过传动系统200带动叶轮100转动，最终能实现叶片110的停靠角度调节。
通过上述两种状态的描述可知，本实施例公开的风电机组能在停机维护时，定子电网分断装置700、定子绕组短路装置600及双馈变流器500的工作能使发电机300切换成电动机工作模式，进而驱动叶轮100的旋转操作，最终达到调节叶片110停靠角度的目的。相比于背景技术采用人工盘动的方式而言，本实施例公开的风电机组能通过电驱动来调节叶片110的停靠角度，从而达到省时省力的目的。
通过上文对结构的描述可知，本发明实施例公开的风电机组在不增加设备复杂度的情况下，仅仅增加定子绕组短路装置600和定子电网分断装置700就能够通过电驱动叶轮100转动来达到调节叶片110停靠角度的目的。可见，本实施例公开的风电机组具有较为良好的推广前景。
本实施例中，风电机组还可以包括叶轮锁定装置210。叶轮锁定装置210设置于传动系统200，用于锁定传动系统200的转动。当叶片110调整到位之后，转子的绕组与电网400之间断电，进而确保叶片110保持在其调节位置。叶轮锁定装置210锁死传动系统200能确保叶片110更加稳定地保持在其调节位置。
为了更加准确地调节叶片110的停靠角度，请参考图2，叶轮100还可以包括角度传感器120和第一控制器130。角度传感器120设置于叶轮100的叶片110，用于检测叶片110相对于角度测量基础的当前偏转角度。第一控制器130与角度传感器120相连，用于在当前偏转角度为目标偏转角度时断开转子的绕组与电网400之间的电连接。该方案通过角度传感器120和第一控制器130的共同作用来实现对叶轮100更加准确地停靠调节。本实施例中，所谓的角度测量基础指的是叶片110停靠时计算其偏转角度所依据的基准位置，叶片110偏离于基准位置的角度即为即为停靠角度，也可以称为偏转角度。
请参考图3，本实施例公开的风电机组还可以包括第二控制器800。第二控制器800与双馈变流器500相连，用于控制双馈变流器500对转子励磁量的控制，进而来控制转子的转动速度。
更为优选的，风电机组还可以包括计算模块900，如图3所示。计算模块900与第二控制器800相连，计算模块900用于计算当前偏转角度与目标偏转角度之间的偏差，也就是两者之差的绝对值。第二控制器800与双馈变流器500相连，以控制励磁量随所述的绝对值的减小而减小。此种情况下，第二控制器800可以在叶片110偏离角度测量基础接近目标偏转角度时，减小转动速度。这种方式能降低能耗，最重要的是能避免叶片110偏转过头，达到叶轮100更加准确停靠的目的。此处的目标偏转角度指的是风电机组停机后为了检修维护工作进行所需要叶片处于的设定停靠角度。由于对叶轮检修维护的部位不同，因此对叶片110的停靠角度，即目标偏转角度的要求也不同。因此，本实施例不对目标偏转角度的数据作具体限制。
如上文所述，定子绕组短路装置600可以是断路器或接触器。本实施例公开一种具体结构的定子绕组短路装置600，如图4所示。所公开的定子绕组短路装置600可以包括检测单元610和执行单元620。检测单元610用于检测定子电网分断装置700的工作状态，定子电网分断装置700的工作状态包括断开状态和连接状态。执行单元620与检测单元610相连，用于根据检测单元610的检测结果为断开状态时短接定子的各个绕组。本发明实施例公开的风电机组处于停机状态时，只有先将定子电网分断装置700断开，才能短接定子的各个绕组，否则会损坏设备。上述具体结构的定子绕组短路装置600充分考虑到这一要求，即，先通过检测单元610检测定子电网分断装置700的工作状态，然后只有在其工作状态时断开状态时，才由执行单元620执行短接定子各个绕组的工作。可见，上述定子绕组短路装置600能提高设备运行的安全性，避免误操作。
更为优选的，上段公开的定子绕组短路装置600还可以包括报警单元630，如图4所示。报警单元630与检测单元610相连，用于根据检测单元610的检测结果为连接状态时报警。报警单元630的报警能提醒操作人员及时断开定子电网分断装置700，即使其处于断开状态。
本实施例公开的风电机组可以是双馈型风电机组，发电机300可以是双馈发电机。当然，本实施例也不限制风电机组、发电机300的具体种类。
本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.风电机组，包括叶轮(100)、传动系统(200)及发电机(300)；所述发电机(300)包括定子和转子，所述定子的绕组与所述转子的绕组均用于与电网(400)电相连；所述转子的绕组与所述电网(400)通过双馈变流器(500)电连接；所述转子通过所述传动系统(200)与所述叶轮(100)传动相连；其特征在于：
所述风电机组还包括定子绕组短路装置(600)、定子电网分断装置(700)、角度传感器(120)、第一控制器(130)、第二控制器(800)和计算模块(900)；其中：
所述定子电网分断装置(700)连接在所述定子的绕组与所述电网(400)之间，用于控制两者之间电连接的通断；所述定子绕组短路装置(600)用于在所述定子的绕组与所述电网(400)处于断开状态下，短接所述定子的各个所述绕组；所述角度传感器(120)设置于所述叶轮(100)的叶片(110)，用于检测所述叶片(110)相对于角度测量基础的当前偏转角度；所述第一控制器(130)与所述角度传感器(120)相连，用于在所述当前偏转角度为目标偏转角度时断开所述转子的绕组与所述电网(400)之间的电连接；所述第二控制器(800)与所述双馈变流器(500)相连，所述计算模块(900)与所述第二控制器(800)相连，所述计算模块(900)用于计算所述当前偏转角度与所述目标偏转角度之差的绝对值，所述第二控制器(800)用于控制所述双馈变流器(500)对所述转子的励磁量，以实现所述励磁量随所述绝对值的减小而减小。
2.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述风电机组还包括叶轮锁定装置(210)；其中：
所述叶轮锁定装置(210)设置于所述传动系统(200)，用于锁定所述传动系统(200)的转动。
3.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述定子绕组短路装置(600)或/和所述定子电网分断装置(700)为断路器或接触器。
4.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述定子绕组短路装置(600)包括检测单元(610)和执行单元(620)；其中：
所述检测单元(610)用于检测所述定子电网分断装置(700)的工作状态；所述工作状态包括断开状态和连接状态；
所述执行单元(620)与所述检测单元(610)相连，用于根据所述检测单元(610)的检测结果为断开状态时短接所述定子的各个所述绕组。
5.根据权利要求4所述的风电机组，其特征在于，所述定子绕组短路装置(600)还包括报警单元(630)；其中：
所述报警单元(630)与所述检测单元(610)相连，用于根据所述检测单元(610)的检测结果为连接状态时报警。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的风电机组，其特征在于，所述风电机组为双馈型风电机组。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |