CN207093286U - 一种基于压力变送器的风机独立变桨控制系统 - Google Patents

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余莉
刘德
刘锐
唐正
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Abstract

本实用新型涉及基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，包括：压力变送器，测量叶片所受到的风的作用力，并输出风力数据；位置传感器，测量叶片的桨距角,并输出桨距角数据；变桨控制器，接收所述风力数据与桨距角数据，并根据风力数据与桨距角数据计算变桨角度，结合所述变桨角度设定变桨控制信号；变桨驱动模块，根据变桨控制信号驱动伺服电机，伺服电机，驱动叶片完成变桨动作。有益效果：对每个叶片采取独立的变桨控制，有效缓解了风机所受到的不平衡气动载荷，提高风力发电机运行的稳定性，通过压力变送器直接测量叶片所受到的压力，防止风机运行时对风速测量所造成的干扰，有效提高了测量精度。

Description

一种基于压力变送器的风机独立变桨控制系统
技术领域
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种基于压力变送器的风机独立变桨控制系统。
背景技术
能源是国民经济发展的重要基础，随着化石能源的枯竭，寻找一种新型能源已经变得十分迫切。风能作为一种可再生的清洁能源，受到了人们的广泛关注。近年来，为了提高风能利用率，提高风力发电质量，风力发电技术成为研究的焦点。风机变桨控制技术风机控制系统的重要环节，采用变桨控制技术，可以通过调整叶片角度以实现最佳的风能转换效率，稳定发电机的输出功率。
风机的变桨控制技术经过多年的发展已经取得了长足的进步，但仍然存在如下问题亟待解决：
（1）随着风力发电技术日趋成熟，风力发电机的单机容量越来越大，体积和重量也随之增大。但是由于风速的随机性和间歇性，风机不同部位所受到的风的压力不同，导致风机运行不稳定，严重影响了风机的使用寿命，并且风机越大，叶片所受到的不平衡气动载荷越大。
（2）风机运行会对风速造成较大干扰，采用传统的风速测量方法所获得的风速测量值与风机所受到的风力存在较大误差，并且随着体积增大，风机在不同位置所受到的风力大小也存在偏差。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，对每个叶片所受到的压力分别进行测量，根据每个叶片所受到的风的压力情况的不同，进行相应的变桨动作，具体由以下技术方案实现：
所述基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，与风轮叶片通信连接，包括压力变送器、位置传感器、变桨控制器、变桨驱动模块以及伺服电机，所述压力变送器、位置传感器分别与变桨控制器通信连接，所述变桨控制器通过变桨驱动模块与所述伺服电机通信连接。
所述基于压力变送器的风机独立变桨控制系统的进一步设计在于，所述压力变送器包括测量元件和信号转换元件，测量元件安装于每个风轮叶片中部，测量元件与信号转换电路通信连接，信号转换元件通过信号线与变桨控制器相连。
所述基于压力变送器的风机独立变桨控制系统所述的位置传感器内置于轮毂上。
所述基于压力变送器的风机独立变桨控制系统所述伺服电机与叶片的数目相对应，每个伺服电机安装于每个叶片根部，用于控制各个叶片，实现各叶片的独立变桨。
所述基于压力变送器的风机独立变桨控制系统所述的变桨控制器采用DSP，型号为TMS320F2812。
所述基于压力变送器的风机独立变桨控制系统变桨驱动模块，其型号为AQMD3605BLS。
所述的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，其特征在于所述位置传感器为型号为E6CP-AG5C的欧姆龙绝对值编码器。
本发明的优点如下：
（1）对每个叶片采取独立的变桨控制，有效缓解了风机所受到的不平衡气动载荷，提高风力发电机运行的稳定性。
（2）通过压力变送器直接测量叶片所受到的压力，防止风机运行时对风速测量所造成的干扰，有效提高了测量精度。
附图说明
图1是本发明一种基于压力变送器的风机独立变桨控制系统原理图。
图2是本发明一种基于压力变送器的风机独立变桨控制系统工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的技术方案进一步说明。
如图1，本实施例的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，主要由：压力变送器、位置传感器、变桨控制器以及伺服电机组成。压力变送器，测量叶片所受到的风的作用力，并输出风力数据。位置传感器，测量叶片的桨距角,并输出桨距角数据。变桨控制器，接收所述风力数据与桨距角数据，并根据风力数据与桨距角数据计算变桨角度，结合所述变桨角度设定变桨控制信号。变桨驱动模块，根据变桨控制信号驱动伺服电机，完成变桨动作。伺服电机，驱动叶片完成变桨动作。
本实施例中，风压变送器安装于每个风轮叶片上，并通过信号线与变桨控制器相连。进一步的，压力变送器由测量元件和信号转换元件组成。测量元件安装于每个风轮叶片中部，测量元件与信号转换电路通信连接，信号转换元件通过信号线与变桨控制器相连。
位置传感器内置于轮毂上，并与变桨控制器通信连接，用于测量叶片的桨距角，并将测量结果反馈到控制器中，其型号为E6CP-AG5C的欧姆龙绝对值编码器。
伺服电机与叶片的数目相对应，每个伺服电机安装于每个叶片根部，用于控制各个叶片，实现各叶片的独立变桨。
如图2，本发明实施例的风机独立变桨控制系统工作流程图，开始运行后，工作过程如下：
（1）随着风速变化，叶片所受压力发生变化，压力变送器的输出信号改变，变桨控制器通过内置的信号采集模块采集各叶片的受力情况，同时，根据位置传感器测得此时各叶片的桨距角；
（2）桨距角计算模块根据采集到的各叶片所受的压力情况计算叶片桨距角，并分别给出各叶片的最佳桨距角，根据给出的最佳桨距角及测量所得到的各叶片当前位置信息，可以得到各叶片的变桨角度；
（3）变桨控制器的电机控制模块根据变桨角度给出控制信号，将驱动模块控制伺服电机，实施变桨；
（4）通过位置传感器测得的桨距角信息判断叶片是否到达最佳桨距角位置处，若已到达，则变桨完成，否则继续执行变桨动作，直到完成变桨。
本实施例的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统对每个叶片采取独立的变桨控制，有效缓解了风机所受到的不平衡气动载荷，提高风力发电机运行的稳定性。并且通过压力变送器直接测量叶片所受到的压力，防止风机运行时对风速测量所造成的干扰，有效提高了测量精度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，与风轮叶片通信连接，其特征在于包括压力变送器、位置传感器、变桨控制器、变桨驱动模块以及伺服电机，所述压力变送器、位置传感器分别与变桨控制器通信连接，所述变桨控制器通过变桨驱动模块与所述伺服电机通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，其特征在于所述压力变送器包括测量元件和信号转换元件，测量元件安装于每个风轮叶片中部，测量元件与信号转换电路通信连接，信号转换元件通过信号线与变桨控制器相连。
3.根据权利要求1所述的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，其特征在于所述的位置传感器内置于轮毂上。
4.根据权利要求1所述的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，其特征在于所述伺服电机与叶片的数目相对应，每个伺服电机安装于每个叶片根部，用于控制各个叶片，实现各叶片的独立变桨。
5.根据权利要求1所述的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，其特征在于所述的变桨控制器采用DSP，型号为TMS320F2812。
6.根据权利要求1所述的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，其特征在于变桨驱动模块，其型号为AQMD3605BLS。
7.根据权利要求1所述的基于压力变送器的风机独立变桨控制系统，其特征在于所述位置传感器为型号为E6CP-AG5C的欧姆龙绝对值编码器。
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