中小型風力發電機組主動偏航控制系統的製作方法

2023-06-14 19:33:46 1

專利名稱：中小型風力發電機組主動偏航控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是ー種適用於中小型永磁同步風カ發電機組的主動偏航控制系統。
背景技術：
偏航控制系統是風力發電機組可靠運行的必需環節，風カ發電機組通過偏航控制系統實現迎風控制以便能最大限度的捕獲風能，也通過該系統實現大風情況下的卸荷控制以免過度的風能導致整機的損害，此外，風機也依靠偏航控制系統實現解纜操作以免塔筒中的電纜扭結過度而被扯斷。大型風カ發電機組多採用偏航電機直接帶動內齒輪旋轉進而帶動機艙實現旋轉的偏航方式。偏航速度一般可以達到2 3度/分鐘，此外，偏航系統可以實現解纜操作、風機迎風控制、90度偏航棄風控制等。偏航系統所有操作都是主動控制。中小型風カ發電機組目前大部分仍然採用帶尾翼式的被動式偏航，這種偏航方式雖然可以快速實現偏航功能，但是由於缺少主動控制，不能及時根據風速和風向調整偏航角度，進而實現主動功率控制。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供ー種適用於中小型永磁同步風カ發電機組的主動偏航控制系統。解決該技術問題採用的技術方案是整個主動偏航控制系統包括偏航控制器主板、偏航電機及其驅動控制板、偏航位置編碼器、蝸輪蝸杆式偏航動作機構。主動偏航控制系統通過偏航控制器主板採集風速風向儀信號、機艙以及發電機溫度信號等各項參數，然後將這些參數打包發送給風機主控系統進行分析判斷進而確定機艙的偏航角度，偏航控制器通過偏航電機驅動控制板驅動偏航電機旋轉從而帶動蝸輪蝸杆結構動作實現對機艙的偏航控制，機艙的偏航位置由偏航編碼器檢測並反饋給偏航控制器。對於中小型風カ發電機組而言，本發明的優點是結構簡單，成本低廉，而且可以實現風機實時主動對風控制和大風情況下通過快速偏航卸載多餘能量的目的，從而使得中小型風カ發電機組可以更好地利用風能並具備更高的可靠性。


圖I為本發明的蝸輪蝸杆動作機構。圖2為本發明的偏航系統接ロ示意圖。圖3為本發明的偏航系統控制框圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進ー步說明
參見附圖1，本發明的偏航系統動作機構由蝸輪蝸杆傳動機構組成。蝸輪部分與機艙連為整體，蝸輪外緣與蝸杆嚙合，蝸杆的旋轉由偏航電機經減速箱後驅動，當偏航電機旋轉時通過減速箱帶動蝸杆旋轉，進而帶動蝸輪和機艙旋轉達到偏航的目的。偏航的位置由安裝於偏航電機軸伸端的絕對值編碼器檢測。參見附圖2，偏航控制系統的接ロ有數字量輸入/輸出口、模擬量輸入口、串行通訊ロ、Ethernet接ロ等。其中，數字量輸入/輸出口是偏航控制系統與偏航電機驅動板的接ロ，主要實現對偏航電機的驅動控制；模擬量輸入ロ主要實現對風カ發電機組各項溫度參數的採集；串行通訊ロ實現對風速/風向儀數據的採集！Ethernet接ロ實現偏航控制系統與主控系統的通訊。整個偏航系統的工作是在主控系統的監控下實現的。參見附圖3，偏航控制系統在主控系統的監控下實現對風カ發電機組的主動偏航控制。具體流程是主控系統通過Ethernet接ロ與偏航控制系統實時通訊並監測風速/風向儀信號，確定此時的風速和風向，然後根據中小型風カ發電機組的具體設計參數進行偏航對風操作。在對風過程中偏航控制系統實時監測塔筒內的電纜纏繞情況，如需解纜則發出解纜指令。最後，如遇到大風情況，則偏航控制系統接受王控系統指令實現90度偏航棄風操作。
權利要求
1.主動偏航控制系統，其特徵在幹，該系統包括偏航控制器主板、偏航電機及其驅動控制板、偏航位置編碼器、蝸輪蝸杆式偏航動作機構；主動偏航控制系統通過偏航控制器主板採集風速風向儀信號、機艙以及發電機溫度信號，然後將這些參數打包發送給風機主控系統進行分析判斷進而確定機艙的偏航角度，偏航控制器通過偏航電機驅動控制板驅動偏航電機旋轉從而帶動蝸輪蝸杆結構動作實現對機艙的偏航控制，機艙的偏航位置由偏航編碼器檢測並反饋給偏航控制器。
2.根據權利要求I所述的主動偏航控制系統，其特徵在於該系統適用於中小型永磁同步風カ發電機組。
3.根據權利要求I所述的主動偏航控制系統，其特徵在於機艙的偏航動作機構是蝸輪蝸杆式傳動機構。
4.根據權利要求I所述的主動偏航控制系統，其特徵在於機艙偏航控制系統與地面主控系統採用可靠的乙太網通訊。
全文摘要
本發明公開的主動偏航控制系統通過偏航控制器主板採集風速風向儀信號、機艙以及發電機溫度信號，然後將這些參數打包發送給風機主控系統進行分析判斷進而確定機艙的偏航角度，偏航控制器通過偏航電機驅動控制板驅動偏航電機旋轉從而帶動蝸輪蝸杆結構動作實現對機艙的偏航控制，機艙的偏航位置由偏航編碼器檢測並反饋給偏航控制器。本發明通過蝸輪蝸杆式動作機構並配合偏航控制器來實現中小型風力發電機組的快速主動偏航旋轉控制，其結構簡單，成本低廉，而且可以實現風機實時主動對風控制和大風情況下通過快速偏航卸載多餘能量的目的，從而使得中小型風力發電機組可以更好地利用風能並具備更高的可靠性。
文檔編號F03D7/00GK102913385SQ201210187150
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月8日 優先權日2012年6月8日
發明者溫春雪, 李正熙 申請人:北方工業大學