CN206530441U - 一种新型中型风力发电机液压变桨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于中型风力发电机的液压变桨系统。该液压变桨系统主要包括液压缸、齿条活塞、变桨齿轮、风轮叶片、变桨电机、位置传感器、控制器、比例放大器、溢流阀和电磁比例阀等。该变桨系统的传动系统采用齿条齿轮传动，活塞杆上加工有齿条，该齿条与桨叶根部的齿轮轴啮合，带动桨叶绕齿轮轴转动，将活塞的往复运动转化为齿轮的回转运动。液压缸上带有位置传感器，将液压缸的活塞运动位置信号反馈给控制器，液压系统的比例阀为带电反馈的电磁比例阀，可以实现整个系统的闭环控制。控制器采用RBFNN神经网络高级算法控制，控制精度较好。

Description

一种新型中型风力发电机液压变桨系统

技术领域

本实用新型属于风力发电机控制系统，涉及一种中型风力发电机液压变桨系统。

背景技术

风力发电变桨距控制技术是风电控制的一项关键技术。目前，现有的大型风力发电机变桨系统多为液压变桨系统，其液压力矩大，动力大，但反应速度较慢，存在液压冲击和液压滞后问题。而小型风力发电机变桨系统多为电动变桨系统，其控制灵敏度高，响应速度快，但是动力太小，动态特性相对较差。当前缺乏对介于二者之间的中型风力机变桨系统的研究工作。中型风力发电机采用液压式和电气式两种变桨形式都不能达到良好的变桨效果。传统的曲柄滑块变桨机构由于存在死点，不能实现180度以上的变桨角度，而伞齿、蜗轮蜗杆形式也不同程度地存在一定的不足，因此，为了适应中型风力机变桨力矩大而轮毂空间小的特点，有必要研究一种新型的变桨系统。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型专利的目的是设计一种适合中型风力发电机使用的液压变桨系统。既可以为中型风力机变桨系统提供充足的转矩，又控制灵敏，适应中型风力机变桨系统需要快速响应的要求。本技术方案简单易行，对中型风力机变桨系统具有良好的控制效果。

本实用新型的解决方案：一种新型中型风力发电机液压变桨系统，包括液压缸、齿条活塞、变桨齿轮、风轮叶片、变桨电机、位置传感器、比例放大器、溢流阀和电磁比例阀等。所述液压缸缸体内侧放置有活塞；所述活塞的活塞杆上加工出齿条；所述齿条与桨叶根部的齿轮轴啮合传动，带动桨叶沿自身轴线转动；所述桨叶通过螺栓和齿轮轴固定连接；所述缸体上固定有调节螺钉；所述调节螺钉可调节齿条活塞的进程；所述控制器上带有模拟量输入输出模块；所述液压缸上带有位置传感器；所述位置传感器采集位移信号，将位移信号经模拟量输入模块反馈给控制器；所述比例放大器将控制器输出的电压信号转化为电流信号驱动电磁比例阀工作；所述电磁比例阀通过换向控制液压缸的运动方向。

优选的是：所述活塞杆上加工有齿条，该齿条与桨叶根部的齿轮轴啮合传动。

优选的是：所述比例方向阀为带电反馈的电磁比例阀，它可以通过改变阀芯位移大小，实现对比例阀出口的流量的控制。

优选的是：所述液压缸上带有位置传感器，可以检测液压缸移动情况，通过控制器中模块实现位移信号的输入和控制信号的输出。

优选的是：所述变桨控制器采用RBFNN神经网络控制。RBFNN神经网络控制可以克服传统的PID控制依赖PID参数初值和实际硬件采样时间的缺点。而且其自适应参数整定过程速度快，具有更高的控制精度。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的中型风力发电机液压变桨系统，结合了液压变桨和电动变桨的优势，充分吸收了大型风力发电机液压变桨系统动力大，动态响应好和小型风力发电机变桨系统控制精度高，效率高的优点。采用齿条活塞缸结构将活塞的往复运动转化为齿轮的回转运动，不仅满足了180度以上的变桨角度，也使轮毂的结构更加紧凑。位移传感器和带电反馈的比例电磁阀可以实现整个系统的闭环控制。而控制系统采用RBFNN神经网络高级算法控制可以有更高的控制精度。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进行进一步地说明。

图1是方案实施过程流程图。

图2是液压系统工作图。

图3是齿条活塞与桨叶根部齿轮轴的配合示意图。

图2中：1.变桨控制器，2.位移传感器，3.液压缸，4.电磁比例阀，5.齿条活塞，6.变桨齿轮，7.节流阀，8.溢流阀，9.比例放大器。图3中：1.缸体，2.齿条活塞，3.变桨齿轮，4.叶片传动轴，5.端盖，6.调节螺钉。

具体实施方式

图1是方案实施过程流程图：风速传感器和位置传感器分别采集风速和液压缸位移，通过控制器模拟量输入模块将信号输入到控制器中，通过控制器内部的A/D转换器将模拟量信号转化为控制器可以识别的数字量信号，控制器中采用RBFNN神经网络控制算法进行计算，通过D/A转换器将数字量信号转换为模拟量信号，比例放大器将电压信号转化为电流信号驱动电磁比例阀工作，电磁比例阀动作控制液压缸完成相应的运动，从而带动齿轮齿条调整桨叶的攻角。

图2是液压系统工作图：位移传感器2采集液压缸位移信号，变桨控制器1根据液压缸3的位移，利用预设的算法向电磁比例阀4发出控制指令，电磁比例阀4不断调节液压系统的流量和方向来改变液缸的运动方向。齿条活塞缸可以将活塞的往复运动转化为齿轮的回转运动。当液压缸3右端进油时，齿条活塞5向左运动，齿条则带动齿轮6顺时针旋转，此时桨距角逐渐增大；反之，当液压缸3左端进油时，齿条活塞5向左运动，则齿条带动齿轮6逆时针旋转，此时桨距角逐渐减小，液压缸关浆。而节流阀7可以控制液压缸活塞的运动速度，从而改变变桨速度；溢流阀8可以调节系统的压力大于预设压力时发生溢流，从而保护变桨系统不受极端风速的危害。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也应落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种新型中型风力发电机液压变桨系统，其特征在于：包括液压缸缸体；及放置于缸体内侧的活塞；所述活塞的活塞杆上加工出齿条；所述齿条与齿轮啮合；所述齿轮安装在叶片传动轴上；所述缸体上固定有调节螺钉；所述调节螺钉可调节齿条活塞的进程；所述液压缸上带有位置传感器；所述位置传感器与控制器模拟量输入模块相连；所述控制器模拟量输出模块与比例放大器相连；所述比例放大器将输出信号传递到电磁比例阀中；所述电磁比例阀通过开启和关闭控制液压缸的运动方向。

2.如权利要求1所述的中型风力发电机液压变桨系统，其特征在于：所述变桨系统的传动系统采用齿轮齿条形式。

3.如权利要求1所述的中型风力发电机液压变桨系统，其特征在于：所述变桨系统的控制系统采用RBFNN神经网络算法控制。