CN115523084A - 一种风力发电机组双驱变桨控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组双驱变桨控制系统，所述双驱变桨控制系统包括：风机主控单元和各桨叶变桨控制单元，所述桨叶变桨控制单元包括：第一驱动器和第二驱动器，以及分别与第一驱动器和第二驱动器对应的第一电机和第二电机，且所述第一电机和第二电机分别经传动机构与相应桨叶的变桨轴承连接；所述风机主控单元与各桨叶变桨控制单元电性连接，并经由各桨叶变桨控制单元中第一驱动器和/或第二驱动器驱动对应电机完成相应桨叶变桨控制。通过本风力发电机组双驱变桨控制系统的结构设置，保障了风力发电机组的运行稳定性。
Description
技术领域
本发明属于风电控制技术领域，尤其涉及一种风力发电机组双驱变桨控制系统。
背景技术
随着风电机组逐渐向超大型化发展，海上单机容量10MW机组已经批量运行，16MW机组已经在设计制造，预计未来海上机组单机容量将突破20MW。叶片单机容量的增大同时伴随着风轮直径的变大，对于超大型风电机组超长叶片，风力发电机组变桨系统有液压变桨系统和电动变桨系统两种完全不同的解决方案。但是液压变桨系统由于存在漏油风险，无法做到免维护设计，在国内风电整机厂应用较少。
近年来，电动双驱变桨系统逐渐成为超大型海上风电机组变桨控制系统的发展方向。电动双驱变桨系统，供应链成熟，方案安全可靠，但是双驱变桨系统，单轴变桨系统驱动器由原来的一个增加到两个，导致由于驱动器本身故障引起的变桨系统故障率翻倍，这对于超大型海上风电机组由于其维护困难的问题，会造成一次故障导致机组长期停运而损失大量发电量，亟待在保证投入不增加的前提下，进一步提高双驱电动变桨系统的运行可靠性。
发明内容
本发明的目的在于：为了克服现有技术问题，公开了一种风力发电机组双驱变桨控制系统，通过本风力发电机组双驱变桨控制系统的结构设置，保障了风力发电机组的运行稳定性。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种风力发电机组双驱变桨控制系统，所述双驱变桨控制系统包括：风机主控单元和各桨叶变桨控制单元，所述桨叶变桨控制单元包括：第一驱动器和第二驱动器，以及分别与第一驱动器和第二驱动器对应的第一电机和第二电机，且所述第一电机和第二电机分别经传动机构与相应桨叶的变桨轴承连接；所述风机主控单元与各桨叶变桨控制单元电性连接，并经由各桨叶变桨控制单元中第一驱动器和/或第二驱动器驱动对应电机完成相应桨叶变桨控制。
根据一个优选的实施方式，当所述桨叶变桨控制单元中某驱动器或其对应的电机出故障时，所述桨叶变桨控制单元由双驱运行模式切换为单驱运行模式，并基于无故障的驱动器及电机完成桨叶变桨控制。
根据一个优选的实施方式，当所述桨叶变桨控制单元中的故障驱动器或故障电机的故障消除时，所述桨叶变桨控制单元恢复双驱运行模式。
根据一个优选的实施方式，所述桨叶变桨控制单元中两驱动器互为校验机，通过两驱动器间的实时状态校验，完成驱动器故障的实时发现。
根据一个优选的实施方式，在桨叶变桨控制单元处于单驱运行模式时，判断风力发电机组桨叶处受风风速是否超过额定风速；若超过额定风速，则所述桨叶变桨控制单元控制桨叶在限功率状态下运行；若低于额定风速，则所述桨叶变桨控制单元控制桨叶在最优桨角状态下运行。
根据一个优选的实施方式，在桨叶变桨控制单元处于单驱运行模式时，对运行中驱动器进行过温及过载监测；当运行中驱动器出现过温和/或过载故障时，则风力发电机组收桨停机；当运行中驱动器未出现过温和/或过载故障时，则桨叶变桨控制单元持续以单驱运行模式运行。
根据一个优选的实施方式，在风力发电机组收桨停机后，若故障驱动器和/或电机完成维修，则所述桨叶变桨控制单元切换至双驱运行模式。
根据一个优选的实施方式，在风力发电机组收桨停机后，若故障驱动器和/或电机未完成维修，且驱动器的过温和/或过载故障消除，则所述风力发电机组进行桨叶复位启机，桨叶变桨控制单元进行单驱模式运行。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：通过本风力发电机组双驱变桨控制系统的结构设置，使得在变桨控制系统一个轴的一个驱动器发生故障时，另一个驱动器可以保证继续变桨，只有当单个轴的两台驱动器同时故障时，才进行收桨停机，可以大幅降低由于变桨控制系统故障导致机组停机所带来的发电量损失。
附图说明
图1是本发明风力发电机组双驱变桨控制系统的结构示意图；
图2是本发明风力发电机组双驱变桨控制系统的一个优选运行流程示意图，
其中，101-驱动器a，102-驱动器b，111-电机a，112-电机b，121-齿轮箱a，122-齿轮箱b，201-驱动器c，202-驱动器d，211-电机c，212-电机d，221-齿轮箱c，222-齿轮箱d，301-驱动器e，302-驱动器f，311-电机e，312-电机f，321-齿轮箱e，322-齿轮箱f。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1：
参考图1所示，图中示出了一种风力发电机组双驱变桨控制系统，所述双驱变桨控制系统包括：风机主控单元和各桨叶变桨控制单元。
桨叶变桨控制单元包括：第一驱动器和第二驱动器，以及分别与第一驱动器和第二驱动器对应的第一电机和第二电机，且所述第一电机和第二电机分别经传动机构与相应桨叶的变桨轴承连接。其中，所述传动机构可以是齿轮箱。
风机主控单元与各桨叶变桨控制单元电性连接，并经由各桨叶变桨控制单元中第一驱动器和/或第二驱动器驱动对应电机完成相应桨叶变桨控制。
具体地，风力发电机组双驱变桨控制系统包括一个风机主控单元和3个桨叶变桨控制单元，通过3各桨叶变桨控制单元分别完成3桨叶的变桨控制。
参考图2所示，图中示出了本发明风力发电机组双驱变桨控制系统的一个优选运行流程。
优选地，风力发电机组双驱变桨控制系统中各桨叶变桨控制单元在其内两驱动器及对应电机都无故障时，以双驱运行模式运行。
优选地，当所述桨叶变桨控制单元中某驱动器或其对应的电机出故障时，所述桨叶变桨控制单元由双驱运行模式切换为单驱运行模式，并基于无故障的驱动器及电机完成桨叶变桨控制。
进一步地，当所述桨叶变桨控制单元中的故障驱动器或故障电机的故障消除时，所述桨叶变桨控制单元恢复双驱运行模式。
优选地，所述桨叶变桨控制单元中两驱动器互为校验机，通过两驱动器间的实时状态校验，完成驱动器故障的实时发现。
具体地，桨叶变桨控制单元中两个驱动器同时和风机主控单元通讯，并且两个驱动器之间同时互为信息校验，当单轴两个驱动器中的任何一个故障时，风机主控单元控制桨叶变桨控制单元立即切换至另外一个驱动器和电机采用单驱模式驱动桨叶继续工作
优选地，在桨叶变桨控制单元处于单驱运行模式时，判断风力发电机组桨叶处受风风速是否超过额定风速。
若超过额定风速，则所述桨叶变桨控制单元控制桨叶在限功率状态下运行；若低于额定风速，则所述桨叶变桨控制单元控制桨叶在最优桨角状态下运行。
优选地，在桨叶变桨控制单元处于单驱运行模式时，对运行中驱动器进行过温及过载监测。
当运行中驱动器出现过温和/或过载故障时，则风力发电机组收桨停机；当运行中驱动器未出现过温和/或过载故障时，则桨叶变桨控制单元持续以单驱运行模式运行。
进一步地，在风力发电机组收桨停机后，若故障驱动器和/或电机完成维修，则所述桨叶变桨控制单元切换至双驱运行模式。
进一步地，在风力发电机组收桨停机后，若故障驱动器和/或电机未完成维修，且驱动器的过温和/或过载故障消除，则所述风力发电机组进行桨叶复位启机，桨叶变桨控制单元进行单驱模式运行。
以一台10MW机组为例，停机一天损发电量失2.4万度。对于深远海机组，由于受气象条件及交通运输限制，在机组出现故障时无法做到立即维护，平均一台机组的故障处理时间在3天时间左右，极端情况下超过10天，长时间的停机等待维修造成机组大量损失发电量。
通过本风力发电机组双驱变桨控制系统的结构设置，使得在变桨控制系统一个轴的一个驱动器发生故障时，另一个驱动器可以保证继续变桨，只有当单个轴的两台驱动器同时故障时，才进行收桨停机，可以大幅降低由于变桨控制系统故障导致机组停机所带来的发电量损失。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种风力发电机组双驱变桨控制系统，其特征在于，所述双驱变桨控制系统包括：风机主控单元和各桨叶变桨控制单元，
所述桨叶变桨控制单元包括：第一驱动器和第二驱动器，以及分别与第一驱动器和第二驱动器对应的第一电机和第二电机，且所述第一电机和第二电机分别经传动机构与相应桨叶的变桨轴承连接；
所述风机主控单元与各桨叶变桨控制单元电性连接，并经由各桨叶变桨控制单元中第一驱动器和/或第二驱动器驱动对应电机完成相应桨叶变桨控制。
2.如权利要求1所述的风力发电机组双驱变桨控制系统，其特征在于，当所述桨叶变桨控制单元中某驱动器或其对应的电机出故障时，
所述桨叶变桨控制单元由双驱运行模式切换为单驱运行模式，并基于无故障的驱动器及电机完成桨叶变桨控制。
3.如权利要求2所述的风力发电机组双驱变桨控制系统，其特征在于，当所述桨叶变桨控制单元中的故障驱动器或故障电机的故障消除时，所述桨叶变桨控制单元恢复双驱运行模式。
4.如权利要求2所述的风力发电机组双驱变桨控制系统，其特征在于，所述桨叶变桨控制单元中两驱动器互为校验机，通过两驱动器间的实时状态校验，完成驱动器故障的实时发现。
5.如权利要求2所述的风力发电机组双驱变桨控制系统，其特征在于，在桨叶变桨控制单元处于单驱运行模式时，判断风力发电机组桨叶处受风风速是否超过额定风速；
若超过额定风速，则所述桨叶变桨控制单元控制桨叶在限功率状态下运行；
若低于额定风速，则所述桨叶变桨控制单元控制桨叶在最优桨角状态下运行。
6.如权利要求2或5所述的风力发电机组双驱变桨控制系统，其特征在于，在桨叶变桨控制单元处于单驱运行模式时，对运行中驱动器进行过温及过载监测；
当运行中驱动器出现过温和/或过载故障时，则风力发电机组收桨停机；
当运行中驱动器未出现过温和/或过载故障时，则桨叶变桨控制单元持续以单驱运行模式运行。
7.如权利要求6所述的风力发电机组双驱变桨控制系统，其特征在于，在风力发电机组收桨停机后，若故障驱动器和/或电机完成维修，则所述桨叶变桨控制单元切换至双驱运行模式。
8.如权利要求7所述的风力发电机组双驱变桨控制系统，其特征在于，在风力发电机组收桨停机后，若故障驱动器和/或电机未完成维修，且驱动器的过温和/或过载故障消除，则所述风力发电机组进行桨叶复位启机，桨叶变桨控制单元进行单驱模式运行。
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