CN116591898A - 一种90度侧风偏航控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种90度侧风偏航控制系统及方法，涉及偏航控制技术领域，包括主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统、供电模块、异常失电监测模块；90度侧风偏航系统包括依次连接的偏航控制器、断电控制继电器、偏航计数器、偏航电机、偏航执行机构、偏航制动器；所述异常失电监测模块用于对转速监测器进行异常失电监测，并进行报警，该模块包括依次连接的电流监测模块、异常失电计时器、报警模块；转速监测器与断电控制继电器设置在供电模块的同一供电回路中。本发明能够避免因转速监测器因异常失电而触发应急偏航回路误动作，导致机组扭缆的情况，同时进行状态监测并报警，保障了90度侧风偏航系统运行时的稳定性和安全性。

Description

一种90度侧风偏航控制系统及方法

技术领域

本发明涉及偏航控制技术领域，更具体的说是涉及一种90度侧风偏航控制系统及方法。

背景技术

随着人类环保意识和对清洁能源需求的提高，风能作为一种可再生能源受到广泛重视。近年来，各国对风能的开发与利用不断加强，风电技术蓬勃发展。

为此人们在风力发电机中增设了偏航系统，偏航系统是风力发电机组特有的控制系统。偏航控制系统主要可分为被动偏航控制系统和主动偏航控制系统两种。其中，被动偏航控制系统是当风轮偏离风向时，通过风压所形成的转矩使得风轮和风向相一致，其偏航力矩是由风力产生；主动偏航控制系统是应用液压机构或者电动机、齿轮机来使风力机迎风。偏航控制系统属于一种自动控制系统，主要是由控制器、执行机构、功率放大器以及偏航计数器等多个部分所组成。

由于早期兆瓦级的风电机组在发生超速时，只能通过轮毂桨叶进行气动收桨，降低风机的转速，而当发生一些不可控情况时，例如由于90度侧风偏航的测速装置异常失电，触发应急偏航回路误动作，将导致机组扭缆的情况。因此为了避免此类状况再次发生，如何对使用90度侧风偏航回路进行硬件整改，减少因异常失电引起的损失，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种90度侧风偏航控制系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种90度侧风偏航控制系统，包括主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统、供电模块、异常失电监测模块；所述主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统依次连接，所述供电模块分别与主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统、异常失电监测模块连接，所述异常失电监测模块分别与转速监测器以及主控制器连接；

所述转速监测器用于监测风电机组的转速；

所述超速计时器用于当转速监测器监测到风电机组转速超速时进行计时；

所述90度侧风偏航系统用于对风电机组执行90度侧风偏航，所述90度侧风偏航系统包括依次连接的偏航控制器、断电控制继电器、偏航计数器、偏航电机、偏航执行机构、偏航制动器，所述偏航控制器与超速计时器连接，所述偏航制动器与风电机组连接；

所述异常失电监测模块用于对转速监测器进行异常失电监测，并进行报警。

可选的，转速监测器与断电控制继电器设置在供电模块的同一供电回路中，为第一供电回路；

所述主控制器、超速计时器、异常失电监测模块、偏航控制器、偏航电机、偏航执行机构、偏航制动器位于所述第一供电回路之外的供电回路中。

可选的，所述转速监测器设置在风电机组的转轴上，实时监测风电机组的转速。

可选的，所述异常失电监测模块包括依次连接的电流监测模块、异常失电计时器、报警模块；

所述电流监测模块用于对转速监测器进行电流监测；

所述异常失电计时器用于当转速电流监测模块监测到异常失电时进行计时；

所述报警模块用于当异常失电计时器达到预设时间时进行报警。

可选的，所述报警模块包括声音报警器和灯光报警器。

可选的，还包括紧急制动按键，所述紧急制动按键与主控制器连接，用于控制90度侧风偏航系统停止工作。

可选的，所述转速监测器采用WD260或LE2131D。

一种90度侧风偏航控制方法，包括以下步骤：

判断转速监测器所监测的风电机组转速是否超过预设转速阈值，若是则超速计时器开始计时，否则超速计时器不动作；

当超速计时器的计时时间达到预设时间阈值时，90度侧风偏航系统启动，对风电机组执行90度侧风偏航，直到偏航计数器监测到偏航角度与风向夹角达到90度；

由异常失电监测模块判断转速监测器是否发生异常失电，若是，则依据异常失电的时间进行报警。

经由上述的技术方案可知，本发明提供了一种90度侧风偏航控制系统及方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明设置超速计时器与转速监测器以及90度侧风偏航系统连接，用于当转速监测器监测到风电机组转速超速时进行计时，当计时时间达到预设时间时，90度侧风偏航系统才会启动，避免90度侧风偏航系统误操作。

(2)本发明将转速监测器与断电控制继电器设置在供电模块的同一供电回路中，而其他装置则设置在其他供电回路中，避免了因转速监测器因异常失电而触发应急偏航回路误动作，导致机组扭缆的情况。

(3)本发明还设置有异常失电监测模块，包括依次连接的电流监测模块、异常失电计时器、报警模块，用于对转速监测器进行异常失电监测，当监测到异常失电现象时，进行相应的报警，提醒工作人员进行维修处理等。

综上所述，本发明能够避免因转速监测器因异常失电而触发应急偏航回路误动作，导致机组扭缆的情况，同时进行状态监测并报警，保障了90度侧风偏航系统运行时的稳定性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的方法步骤示意图。

具体实施方式

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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种90度侧风偏航控制系统，参见图1，包括主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统、供电模块、异常失电监测模块；所述主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统依次连接，所述供电模块分别与主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统、异常失电监测模块连接，所述异常失电监测模块分别与转速监测器以及主控制器连接。

其中，主控制器选用西门子S7-1200PLC，所述主控制器的人机交换界面为触摸屏，主控制器与触摸屏之间用Profi-bus-DP通讯。

转速监测器设置在风电机组的转轴上，用于实时监测风电机组的转速；所述转速监测器采用WD260或LE2131D。

超速计时器用于当转速监测器监测到风电机组转速超速时进行计时。具体实施过程中，超速标准可设置为2300rpm。

90度侧风偏航系统用于对风电机组执行90度侧风偏航，所述90度侧风偏航系统包括依次连接的偏航控制器、断电控制继电器、偏航计数器、偏航电机、偏航执行机构、偏航制动器，所述偏航控制器与超速计时器连接，根据超速计时器所得到的超速时间判断是否启动90度侧风偏航系统进行偏航，具体时间阈值可设置为60s。所述偏航制动器与风电机组连接。其中，偏航控制器用于接受信号并进行分析，控制90度侧风偏航的启停。所述断电控制继电器与转速监测器位于同一供电回路中，用于当转速监测器出现异常失电时，断电控制继电器同样断电，则避免了由于转速监测器异常失电导致的90度侧风偏航误运行。所述偏航计数器用于判断偏航角度。所述偏航电机、偏航执行机构、偏航制动器共同作用，以控制风电机组状态。所述偏航电机设置为2的倍数。

异常失电监测模块用于对转速监测器进行异常失电监测，并进行报警。异常失电监测模块包括依次连接的电流监测模块、异常失电计时器、报警模块；所述电流监测模块用于对转速监测器进行电流监测；所述异常失电计时器用于当转速电流监测模块监测到异常失电时进行计时；所述报警模块用于当异常失电计时器达到预设时间时进行报警。所述报警模块在具体实施过程中可采用声音报警器和/或灯光报警器。

本发明实施例将转速监测器与断电控制继电器设置在供电模块的同一供电回路中，为第一供电回路；所述主控制器、超速计时器、异常失电监测模块、偏航控制器、偏航电机、偏航执行机构、偏航制动器位于所述第一供电回路之外的其他供电回路中。

在具体实施过程中，所述一种90度侧风偏航控制系统还包括紧急制动按键，所述紧急制动按键与主控制器连接，用于控制90度侧风偏航系统停止工作。

一种90度侧风偏航控制方法，参见图2，基于上述实施例中的90度侧风偏航控制系统进行偏航控制，方法原理如下：

判断转速监测器所监测的风电机组转速是否超过预设转速阈值，若是则超速计时器开始计时，否则超速计时器不动作；

当超速计时器的计时时间达到预设时间阈值时，90度侧风偏航系统启动，对风电机组执行90度侧风偏航，直到偏航计数器监测到偏航角度与风向夹角达到90度。

同时还由异常失电监测模块判断转速监测器是否发生异常失电，若是，则依据异常失电的时间进行报警。

进一步的，将转速监测器与断电控制继电器设置在供电模块的同一供电回路中。同时还可通过紧急制动按键控制90度侧风偏航系统停止工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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。

Claims (8)

1.一种90度侧风偏航控制系统，其特征在于，包括主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统、供电模块、异常失电监测模块；所述主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统依次连接，所述供电模块分别与主控制器、转速监测器、超速计时器、90度侧风偏航系统、异常失电监测模块连接，所述异常失电监测模块分别与转速监测器以及主控制器连接；

所述转速监测器用于监测风电机组的转速；

所述超速计时器用于当转速监测器监测到风电机组转速超速时进行计时；

所述90度侧风偏航系统用于对风电机组执行90度侧风偏航，所述90度侧风偏航系统包括依次连接的偏航控制器、断电控制继电器、偏航计数器、偏航电机、偏航执行机构、偏航制动器，所述偏航控制器与超速计时器连接，所述偏航制动器与风电机组连接；

所述异常失电监测模块用于对转速监测器进行异常失电监测，并进行报警。

2.根据权利要求1所述的一种90度侧风偏航控制系统，其特征在于，转速监测器与断电控制继电器设置在供电模块的同一供电回路中，为第一供电回路；

所述主控制器、超速计时器、异常失电监测模块、偏航控制器、偏航电机、偏航执行机构、偏航制动器位于所述第一供电回路之外的供电回路中。

3.根据权利要求1所述的一种90度侧风偏航控制系统，其特征在于，所述转速监测器设置在风电机组的转轴上，实时监测风电机组的转速。

4.根据权利要求1所述的一种90度侧风偏航控制系统，其特征在于，所述异常失电监测模块包括依次连接的电流监测模块、异常失电计时器、报警模块；

所述电流监测模块用于对转速监测器进行电流监测；

所述异常失电计时器用于当转速电流监测模块监测到异常失电时进行计时；

所述报警模块用于当异常失电计时器达到预设时间时进行报警。

5.根据权利要求4所述的一种90度侧风偏航控制系统，其特征在于，所述报警模块包括声音报警器和灯光报警器。

6.根据权利要求1所述的一种90度侧风偏航控制系统，其特征在于，还包括紧急制动按键，所述紧急制动按键与主控制器连接，用于控制90度侧风偏航系统停止工作。

7.根据权利要求1所述的一种90度侧风偏航控制系统，其特征在于，所述转速监测器采用WD260或LE2131D。

8.一种90度侧风偏航控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断转速监测器所监测的风电机组转速是否超过预设转速阈值，若是则超速计时器开始计时，否则超速计时器不动作；

当超速计时器的计时时间达到预设时间阈值时，90度侧风偏航系统启动，对风电机组执行90度侧风偏航，直到偏航计数器监测到偏航角度与风向夹角达到90度；

由异常失电监测模块判断转速监测器是否发生异常失电，若是，则依据异常失电的时间进行报警。