CN111365197A - 一种三孔位风力发电机自动盘车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三孔位风力发电机自动盘车系统，包括：低速编码器、主控制器、变流器、发电机、叶轮锁和叶片；其中，所述低速轴编码器电连接所述主控制器和所述叶片；所述主控制器电连接所述变流器；所述变流器电连接所述发电机；所述发电机点连接所述叶片；所述叶片旋转链接所述叶轮锁。本发明实施例通过对风力发电机叶轮进行标定基准方位角度，确定了锁定方位角度，通过主控制器选取了最近的方位角度，并通过改变变流器的电磁转矩驱动发电机正转或者反转，从而达到了最小距离的锁定，盘车耗时短，也不受风力等因素影响，不需要微调，而且不需要人工操作，安全高效。

Description

一种三孔位风力发电机自动盘车系统
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种三孔位风力发电机自动盘车系统。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。在风力发电机组安装及日常维护的过程中，特别像叶片的更换、变桨主控制器的维护、发电机等工作，常常需要工作人员出入风力发电机的轮毂作业，这时就需要通过风力发电机的盘车系统，将叶轮锁住以保证工作人员的安全。
目前，风力发电机盘车系统的盘车方法可以分为手动盘车，手动盘车是指通过人工转动高速轴上的刹车盘从而带动整个传功链运动，实现风轮的低速运转，进而调整风轮的位置以及对齐主轴锁紧销与定位孔。
然而，当风力发电机采用手动方式盘车时，其盘车的效率低、耗时长、操作麻烦，同时人员安全也得不到有效保障，而且受风速因素影响极大；当风力发电机采用机械盘车的方式盘车时，其对叶轮停止的方位极难把握，需要不断的微调，也需要耗费较长的时间。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种三孔位风力发电机自动盘车系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种三孔位风力发电机自动盘车系统，其特征在于，包括：低速编码器、主控制器、变流器、发电机、叶轮锁和叶片；其中，
所述低速轴编码器电连接所述主控制器和所述叶片；
所述主控制器电连接所述变流器；
所述变流器电连接所述发电机；
所述发电机点连接所述叶片；
所述叶片旋转链接所述叶轮锁。
进一步地，所述低速轴编码器为三通道增量式编码器，所述三通道增量式编码器包括A通道、B通道和Z通道。
进一步地，所述低速轴编码器通过所述A通道和所述B通道获取所述当前旋转方向；
所述低速轴编码器通过所述Z通道获取所述当前方位角度。
进一步地，所述叶片包括：叶片A、叶片B、叶片C；其中，
所述叶片A、所述叶片B、所述叶片C在同一平面上，且所述叶片A、所述叶片B、所述叶片C之间夹角相同。
进一步地，所述叶轮锁包括：孔位a、孔位b、孔位c；其中，
所述孔位a、所述孔位b、所述孔位c在同一平面上，且所述孔位a、所述孔位b、所述孔位c夹角相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明实施例通过对风力发电机叶轮进行标定基准方位角度，确定了锁定方位角度，通过主控制器选取了最近的方位角度，并通过改变变流器的电磁转矩驱动发电机正转或者反转，从而达到了最小距离的锁定，盘车耗时短，也不受风力等因素影响，不需要微调，而且不需要人工操作，安全高效。
附图说明
图1为本发明提供的三孔位风力发电机自动盘车系统结构示意图；
图2为本发明提供的三孔位叶轮锁结构示意图；
图3为本发明提供的水平轴风力发电机组三叶片结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1至图3，图1为本发明提供的三孔位风力发电机自动盘车系统结构示意图；图2为本发明提供的三孔位叶轮锁结构示意图；图3为本发明提供的水平轴风力发电机组三叶片结构示意图。一种三孔位风力发电机自动盘车系统，如图1所示，包括：低速编码器、主控制器、变流器、发电机、叶轮锁和叶片；其中，
所述低速轴编码器电连接所述主控制器和所述叶片，用于采集风力发电机叶片的实时数据；
所述主控制器电连接所述变流器，用于根据所述实时数据输出控制命令；
所述变流器电连接所述发电机，用于根据所述控制命令输出驱动信号；
所述发电机点连接所述叶片，用于根据所述驱动信号预调整风力发电机叶轮旋转方向；
所述叶片旋转链接所述叶轮锁，所述叶片通过插销固定在所述叶轮锁上。
进一步地，所述低速轴编码器为三通道增量式编码器，所述三通道增量式编码器包括A通道、B通道和Z通道。
具体地，所述发电机用于根据所述驱动信号调整电磁转矩预调整风力发电机叶轮，即在风力发电机叶轮制动后调整用于调整所述风力发电机叶轮。
进一步地，所述低速轴编码器通过所述A通道和所述B通道获取所述当前旋转方向；
所述低速轴编码器通过所述Z通道获取所述当前方位角度。
具体地，低速轴编码器安装滑环尾部，连接风力发电机的低速轴，用于采集风力发电机叶轮的实时数据。
具体地，A通道和B通道内部有两对光电耦合器，输出相位差为90°的两组脉冲序列。正转和反转时两路脉冲的超前、滞后关系刚好相反。比如在B相脉冲的上升沿，正转和反转时A相脉冲的电平高低刚好相反。因此，根据A通道的信号和B通道的信号就能识别出风力发电机叶轮的当前旋转方向。
具体地，Z通道内部有1个透光段，每转1圈，输出1个脉冲，该脉冲称为Z相零位脉冲，用做系统清零信号，或坐标的原点，以减少测量的积累误差。因此，通过Z通道信号处理就能识别出风力发电机叶轮的当前旋转角度。
进一步地，所述叶片包括：叶片A、叶片B、叶片C；其中，
所述叶片A、所述叶片B、所述叶片C在同一平面上，且所述叶片A、所述叶片B、所述叶片C之间夹角相同。
进一步地，所述叶轮锁包括：孔位a、孔位b、孔位c；其中，
所述孔位a、所述孔位b、所述孔位c在同一平面上，且所述孔位a、所述孔位b、所述孔位c夹角相同。
具体地，叶轮锁的孔位对应风力发电机的叶轮，其中，孔位a对应叶轮A，孔位b对应叶轮B，孔位c对应叶轮C，他们的方位角度与旋转方向为同步。
具体地，主控制器内部由一套完整的PLC系统组成，包括处理器、I/O模块，网关模块等，处理器用于处理实时数据；I/O模块包括收、发接口，用于接收数据并输出控制命令；实时网关模块用于系统内数据传输。
具体地，低速轴编码器采集风力发电机叶轮的实时数据后，将实时数据发送到主控制器，主控制器处理实时数据后，根据当前的风力发电机叶轮旋转方向和角度，计算出相应的目标旋转角度和目标旋转方向，并发送相应的控制命令至变流器。
具体地，变流器根据控制命令，调整电磁转矩。若当前风力发电机叶轮旋转方向为正向，且当前方位角度与目标方位角的差为正值，则变流器输出正向电磁转矩，并根据当前方位角度与目标方位角的差确定补偿方位角度；反之，则变流器输出反向电磁转矩，并根据当前方位角度与目标方位角的差确定补偿方位角度。
具体地，发电机在正向电磁转矩或反向电磁转矩的作用下，驱动风力发电机叶轮旋转，当风力发电机叶轮达到目标方位角度时，停止驱动，主控制器发送命令高速轴刹车制动投入工作，使风力发电机叶轮停止在当前方位，再由工作人员对叶轮锁固定。
具体地，以下通过举例说明，对一种三孔位风力发电机自动盘车系统进行详细描述。如图2和图3所示，三叶片风力发电机对应的叶轮锁为三孔位叶轮锁，叶轮锁的孔位对应风力发电机的叶轮，其中，孔位a对应叶轮A，孔位b对应叶轮B，孔位c对应叶轮C，他们的方位角度与旋转方向为同步。
优选地，标定风力发电机叶轮的基准方位0°。当叶片A处于垂直向下状态时，此时叶轮锁的孔位a对应处于垂直向下状态进行锁定，叶轮锁孔位a可以进行锁定，此时标定叶轮A为风力发电机的0°，正向旋转方向为逆时针。因为三叶片风力发电机的三叶片为均匀分布，则对应的叶轮B方位角度为120°，叶轮C的方位角度为240°，即标定了风力发电机的锁定方位角度分别为0°、120°和240°。
优选地，当叶轮基准方位和锁定方位角度标定后，还可以检查叶轮旋转时方位角度是否正确，即B叶片垂直向下时，检测到的叶轮方位应为120°，C叶片垂直向下时检测到的叶轮方位应为240°，其中，叶轮方位角度显示范围为0°-359.9°。
优选地，主控制器根据低速轴编码器输出的实时数据检测到风力发电机叶轮的实时方位角度，当风力发电机需要盘车时，则主控制器就可以判断出就近的锁定方位角度，即目标方位角度。通过判断实时方位角度与目标方位角度的大小关系，就可以确定变流器驱动发电机旋转的方向。
优选地，设定风力发电机叶轮的实时方位角度为α，目标方位角度为α1，若α-α1<0时，则补偿旋转方向为正向。补偿方位角度为α1与α的差，变流器驱动风力发电机叶轮正向旋转。同时主控制器处理编码器采集的风力发电机叶轮实时数据，当风力发电机叶轮达到目标方位角度时，即α＝α1时，停止驱动，主控制器发送命令控制高速轴刹车制动投入工作，使风力发电机叶轮停止在当前方位，再由工作人员对叶轮锁固定；若α-α1>0时，则补偿旋转方向为反向旋转，补偿方位角度为α与α1的差，变流器输出驱动风力发电机叶轮反向旋转。同时主控制器处理编码器采集的风力发电机叶轮实时数据，当风力发电机叶轮达到目标方位角度时，停止驱动，主控制器发送命令控制高速轴刹车制动投入工作，使风力发电机叶轮停止在当前方位，再由工作人员对叶轮锁固定。当α与α1相等时，则变流器停止驱动发电机，主控制器发送命令控制高速轴刹车制动投入工作，使风力发电机叶轮停止在当前方位，再由工作人员对叶轮锁固定。
本发明实施例通过对风力发电机叶轮进行标定基准方位角度，确定了锁定方位角度，通过主控制器选取了最近的方位角度，并通过改变变流器的电磁转矩驱动发电机正转或者反转，从而达到了最小距离的锁定，盘车耗时短，也不受风力等因素影响，不需要微调，而且不需要人工操作，安全高效。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种三孔位风力发电机自动盘车系统，其特征在于，包括：低速编码器、主控制器、变流器、发电机、叶轮锁和叶片；其中，
所述低速轴编码器电连接所述主控制器和所述叶片；
所述主控制器电连接所述变流器；
所述变流器电连接所述发电机；
所述发电机点连接所述叶片；
所述叶片旋转链接所述叶轮锁。
2.根据权利要求1所述的三孔位风力发电机自动盘车系统，其特征在于，所述低速轴编码器为三通道增量式编码器，所述三通道增量式编码器包括A通道、B通道和Z通道。
3.根据权利要求1所述的三孔位风力发电机自动盘车系统，其特征在于，
所述低速轴编码器通过所述A通道和所述B通道获取所述当前旋转方向；
所述低速轴编码器通过所述Z通道获取所述当前方位角度。
4.根据权利要求1所述的三孔位风力发电机自动盘车系统，其特征在于，所述叶片包括：叶片A、叶片B、叶片C；其中，
所述叶片A、所述叶片B、所述叶片C在同一平面上，且所述叶片A、所述叶片B、所述叶片C之间夹角相同。
5.根据权利要求1所述的三孔位风力发电机自动盘车系统，其特征在于，所述叶轮锁包括：孔位a、孔位b、孔位c；其中，
所述孔位a、所述孔位b、所述孔位c在同一平面上，且所述孔位a、所述孔位b、所述孔位c夹角相同。
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