一種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法
2023-06-01 00:01:51 1
一種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法
【專利摘要】本發明涉及一種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，設置一個設定角度值，在變槳系統輪轂鑄件設定角度值處安裝一個感應接近開關；自動校準方法的步驟為：控制葉片轉動，當感應接近開關輸出電平發生變化時，測得此時的槳距角，將該設定角度值替換測得的槳距角。本發明在增加簡單硬體的基礎上，通過相關控制邏輯實現了葉片位置的自動校準，保證了葉片角度位置的準確性和精確度。從而使葉片工作在真正的最優槳距角上，降低了風機運行的疲勞載荷，也提高了風機運行的可靠性及發電效率。
【專利說明】—種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，屬於風力發電機組變槳系統領域。
【背景技術】
[0002]隨著風電技術的發展，風電機組的單機容量逐步提升。同時，為了保證風機更好的捕獲風能和保證功率的穩定輸出，現代大型風電機組絕大多數為變槳距風力發電機組。變槳系統是風機的核心系統之一，它保證著風電機組的安全、高效運行。
[0003]變槳控制是風機控制算法最為核心的部分，其主要作用是根據風機的當前狀態，輸出最優的槳距角位置給變槳系統，保證葉片時刻處於最優位置，達到提高發電效率、降低風機載荷的目的。而變槳電機編碼器所檢測到的葉片位置的值是否準確，則是實現最優控制的基礎，同時，葉片角度值的準確性，對於風機的發電效率及功率曲線都有著重要的影響。
[0004]目前，槳距角的測量主要採用集成與變槳電機內部的編碼器的方式來實現。具體實現方式有很多種，如:採用增量式旋轉編碼器、或採用旋轉變壓器等。其共同點是，當供電電源丟失以後，編碼器無法檢測到葉片的移動。這就意味著，在系統徹底斷電後，編碼器所採集到的槳距角的值有可能是不正確的，要保證風機能夠可靠運行，就需要對編碼器測得的槳距角的值進行校準。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，用以解決當編碼器中的槳距角的值可能不正確時，能夠對槳距角進行校準的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明的方案包括一種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，設置一個設定角度值，在變槳系統輪轂鑄件設定角度值處安裝一個感應接近開關。自動校準方法的步驟為:控制葉片轉動，當感應接近開關輸出電平發生變化時，測得此時的槳距角，將該設定角度值替換測得的槳距角。
[0007]進一步的，上述控制葉片轉動為葉片收槳。在上述自動校準方法的步驟前，自動校準方法還包括如下步驟:葉片開槳，當感應接近開關輸出電平變化時，若當前的槳距角和設定角度值的偏差大於一個設定的誤差值，則執行上述自動校準方法的步驟。
[0008]進一步的，在執行完自動校準方法的步驟後，再次開槳，當感應接近開關輸出電平變化時，對比當前的槳距角和設定角度值，若兩者偏差還大於設定的誤差值，則校準失敗，執行自動校準方法的步驟；若兩者偏差不大於設定的誤差值，則校準成功。
[0009]進一步的，若自動校準方法的步驟執行三次以上，仍未校準成功，則觸發相應故障和停機。
[0010]進一步的，在變槳軸承內圈上安裝觸發擋板，感應接近開關與觸發擋板配合使用，觸發擋板隨葉片一起轉動。
[0011]進一步的，感應接近開關的觸點接入變槳驅動器的一個DI埠。
[0012]進一步的，使用變槳系統中原有的編碼器來測試槳距角；在葉片開槳之前，手動轉動葉片到零刻度線，編碼器測得的當前角度值與零刻度線的差值作為修正值；用修正值對設定角度值進行修正。
[0013]進一步的，上述的感應接近開關輸出電平發生變化為低電平變為高電平；上述的感應接近開關輸出電平變化為高電平變為低電平。
[0014]進一步的，在葉片收槳之前，要繼續開槳設定的時間。
[0015]本發明提供了一種葉片位置自動校準的方法，在輪轂鑄件設定角度值處安裝感應接近開關，在感應接近開關輸出的電平變化時，利用編碼器同時測得的角度值來對槳距角進行自動校準；然後檢測槳距角，與校準後的設定值再進行比較，判斷校準是否成功，如果沒有成功，一直循環下去，直至該自動校準方法執行了三次以上，若仍未校準成功，則觸發相應故障並停機維修。保證了槳距角的準確性和精確度，提高了風機運行的可靠性及發電效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明硬體系統示意圖；
[0017]圖2是感應接近開關狀態與槳距角之間的邏輯關係示意圖；
[0018]圖3是本發明控制流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0020]設置一設定角度值，在輪轂鑄件設定角度值處安裝一感應接近開關。
[0021]本發明提供一種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，步驟為:控制葉片轉動，當感應接近開關輸出電平發生變化時，測得此時的槳距角，將該設定角度值替換此時的槳距角。
[0022]在進行自動校準方法的步驟前，葉片開槳，當感應接近開關輸出電平變化時，若當前的槳距角和設定角度值的偏差大於設定的誤差值，則執行自動校準方法的步驟。
[0023]執行完該自動校準方法的步驟後，再次開槳，當感應接近開關輸出電平變化時，對比當前的槳距角和該設定角度值，若兩者偏差還大於設定的誤差值，則校準失敗，執行自動校準方法的步驟；若兩者偏差不大於設定的誤差值，則校準成功。
[0024]若該自動校準方法的步驟執行三次以上，仍未校準成功，則觸發相應故障和停機。
[0025]基於以上技術方案，結合附圖，以下給出一【具體實施方式】。
[0026]由於一個風電發電系統具有三個葉片，所以一共應該安裝三個感應接近開關和觸發擋板，又，三個葉片和葉片配置的變槳系統完全相同，所以，這裡以其中一個葉片和其變槳系統作為【具體實施方式】。
[0027]如圖1所示，在輪轂鑄件上靠近停機位置附近的某一特定位置，以80°為例，安裝一個感應接近開關，與其配合使用的觸發擋板安裝於變槳軸承內圈上，隨葉片一起轉動；該擋板的尺寸及安裝位置滿足圖2所示的觸發狀態與槳距角之間的關係。變槳驅動器的U、V、W接變槳電機的三相電，編碼器連接變槳驅動器，用於反饋槳距角。
[0028]該感應接近開關的觸點接入變槳驅動器的一個DI埠，用於反饋該感應接近開關的觸發狀態。
[0029]將感應接近開關的位置上傳至主控系統中，設定為參數α !的初始化值，即a i初始化值為80°。
[0030]在風機第一次吊裝後，通過手動操作盒轉動葉片到零刻度線，記錄下當前編碼器的角度值，當前編碼器的角度值與零刻度線的差值作為修正值；再用該修正值對參數α !的初始化值進行修正，從而得到感應接近開關的精確位置。
[0031 ] 在整個葉片位置自動校準方法中，主控系統整體進行控制。
[0032]參數α ,的初始化值修正後，風機正常啟動。首先，葉片開槳，驅動器通過DI埠實時監測感應接近開關的狀態，並上傳給主控系統。當檢測到該DI埠的輸入電平變化時，設定為由高電平跳變為低電平時，表明葉片到達感應接近開關所處的位置。此時，主控系統對比當前的槳距角和參數Q1修正後的值:設定一誤差值，以0.5°為例，若當前的槳距角和參數\修正後的值的偏差大於0.5°，認為當前槳距角不正確，則執行自動校準；若二者偏差不大於0.5°，認為其偏差在合理的範圍之內，葉片角度位置正常，則繼續正常啟機運行，不執行自動校準。
[0033]為保證收槳時能可靠的檢測到感應接近開關的電平跳變信號，延時開槳時間，繼續開槳一設定的時間，設定為2s。
[0034]若執行自動校準，則,開槳延時時間到了之後,主控系統執行收槳動作並同時檢測感應接近開關的狀態。當檢測到該DI埠的輸入電平發生變化時，設定為由低電平跳變為高電平時，即當檢測到感應接近開關觸發的上升沿信號時，表明葉片到達感應接近開關所處的位置，將h修正後的值替換為變槳電機編碼器的當前角度值，並繼續收槳至停機完成。
[0035]執行上述自動校準方法之後，葉片再次開槳，主控系統再次對比感應接近開關觸點電平跳變時的葉片角度值與參數α !修正後的值:若二者偏差不大於0.5°，認為校準成功，則繼續開槳運行；若二者偏差大於0.5°，則認為自動校準失敗，並再次執行自動校準。
[0036]綜上，在主控系統的控制下，先進行開槳，判斷是否需要校準，若需要校準，則進行校準，將參數α !修正後的值替換為變槳電機編碼器的當前值；並再次開槳，再次對比感應接近開關觸點電平跳變時的葉片角度值與h修正後的值:若二者偏差不大於0.5°，認為校準成功，則繼續開槳運行；若二者偏差大於0.5°，則認為自動校準失敗，並再次執行自動校準，將參數O1修正後的值替換為變槳電機編碼器的當前值。按照上述自動校準方法，一直循環進行葉片開槳和收槳動作，自動進行槳距角的校準。
[0037]若自動校準執行次數，即葉片收槳超過三次，仍未校準成功，則觸發相應故障，並停機等待檢修人員進行檢修。
[0038]如圖3所示，為本發明自動校準方法的控制流程圖。
[0039]本發明在增加簡單硬體的基礎上，通過相關控制邏輯實現了葉片位置的自動校準，保證了葉片角度位置的準確性和精確度。從而使葉片工作在真正的最優槳距角上，降低了風機運行的疲勞載荷，也提高了風機運行的可靠性及發電效率。
[0040]以上給出了具體的實施方式，但本發明不局限於所描述的實施方式。本發明的基本思路在於上述基本方案，對本領域普通技術人員而言，根據本發明的教導，設計出各種變形的模型、公式、參數並不需要花費創造性勞動。在不脫離本發明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，設置一個設定角度值，在變槳系統輪轂鑄件設定角度值處安裝一個感應接近開關； 所述自動校準方法的步驟為: 控制葉片轉動，當感應接近開關輸出電平發生變化時，測得此時的槳距角，將所述設定角度值替換測得的槳距角。
2.根據權利要求1所述的風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，所述控制葉片轉動為葉片收槳；在所述自動校準方法的步驟前，自動校準方法還包括如下步驟:葉片開槳，當感應接近開關輸出電平變化時，若當前的槳距角和設定角度值的偏差大於一個設定的誤差值，則執行所述自動校準方法的步驟。
3.根據權利要求2所述的風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，在執行完所述自動校準方法的步驟後，再次開槳，當感應接近開關輸出電平變化時，對比當前的槳距角和所述設定角度值，若兩者偏差還大於所述設定的誤差值，則校準失敗，執行所述自動校準方法的步驟；若兩者偏差不大於所述設定的誤差值，則校準成功。
4.根據權利要求3所述的風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，若所述自動校準方法的步驟執行三次以上，仍未校準成功，則觸發相應故障和停機。
5.根據權利要求4所述的風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，在變槳軸承內圈上安裝觸發擋板，感應接近開關與所述觸發擋板配合使用，觸發擋板隨葉片一起轉動。
6.根據權利要求5所述的風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，所述感應接近開關的觸點接入變槳驅動器的一個DI埠。
7.根據權利要求6所述的風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，使用變槳系統中原有的編碼器來測試槳距角；在所述葉片開槳之前，手動轉動葉片到零刻度線，編碼器測得的當前角度值與零刻度線的差值作為修正值；用所述修正值對所述設定角度值進行修正。
8.根據權利要求7所述的風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，所述感應接近開關輸出電平發生變化為低電平變為高電平；所述感應接近開關輸出電平變化為高電平變為低電平。
9.根據權利要求8所述的風電機組變槳系統葉片位置自動校準方法，其特徵在於，在所述葉片收槳之前，要繼續開槳設定的時間。
【文檔編號】F03D7/00GK104196679SQ201410410459
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】高亞春, 袁金庫, 盧仁寶, 程林志, 史航, 蘇中瑩, 張小偉 申請人:國家電網公司, 許繼集團有限公司, 許昌許繼風電科技有限公司