本发明专利技术公开一种液压型风力发电机组低风速启动控制系统及其控制方法，其控制系统包括风力机部分、液压传动控制部分及发电控制部分，所述液压传动控制部分设有低风速启动控制器、正开口四边滑阀及检测装置。其控制方法是：借助于检测装置通过低风速启动控制器控制正开口四边滑阀的开口度和变量马达摆角，当风速低于最小启动风速时，低风速启动控制器控制正开口四边滑阀处于上位，降低定量泵的负载从而降低启动风速；当风力发电机组转速达到最低运行转速时低风速启动控制器控制正开口四边滑阀缓慢、平稳切换到下位工作，使系统逐渐进入工作阶段，完成低风速启动。本发明专利技术解决了机组低风速启动问题，对系统冲击小，提高了风能利用率和电能质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风力发电
，涉及液压型风力发电机组的主传动系统，用液压传动与控制系统代替传统风机的齿轮传动系统和直驱式传动系统，特别涉及一种液压型风力发电机组低风速启动系统与控制方法。
技术介绍
液压型风力发电机组作为一种新型风力发电装备受到了广泛关注。液压型风力发电机组主要由风力机、定量泵-变量马达液压主传动系统、励磁同步发电机等系统组成，与传统的双馈机型和直驱机型相比降低了机组的故障率，减轻了机组重量，有效抑制了风速波动对发电质量的影响。风力机的启动性能是衡量机组性能的一个重要指标，风力发电机组的启动性能除了与风轮自身的惯量相关，还要考虑在启动时要克服传动轴和轴承之间的摩擦力矩和电机的转动惯量，风力发电机组的低风速启动性能直接影响着机组风能利用率和综合性能。不同风机的启动方式不同：高叶尖速比的风机叶片数目较少，启动时有时需要助力；失速型风机以电机模式启动；变速风机通过调浆的方式启动。液压型风力发电机组同样需要一种解决低风速时启动困难的方法。经检索发现，中国专利CN200910188890中公开了一种可设定启动风速的高效风力发电机及其叶片。该专利技术通过改变叶片的结构来降低启动风速，但是当风机启动后会损失一部分发电功率，降低了风能利用率。又经检索发现，中国专利CN201020261766中公开了一种低风速启动风力发电机。该专利技术将定子部的凹槽改为斜向设计，以降低转子部的启动转矩，降低启动风速。但该专利技术在发电机转速较高时与其他形式的发电机相比发电量较少， 而且结构复杂，成本相对较高。经检索还发现，中国专利CN201420784255公开了一种液压型风力发电机组低风速启动系统。该系统通过采用电磁比例节流阀完成液压主传动系统油路的切换，降低风力发电机组的启动风速。该方法利用电磁比例节流阀的节流作用，但在切换过程中对液压系统有一定冲击。
技术实现思路
为了解决上述存在的技术问题，本专利技术提出一种液压型风力发电机组低风速启动系统及方法，用于在低风速下快速、平稳启动风力发电系统。该系统可使液压型风力发电机组在较低风速下启动的同时减小启动过程中对系统的冲击，提高系统的可靠性，并使控制过程变得更加简单可靠。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种液压型风力发电机组低风速启动控制系统，包括风力机部分、液压传动控制部分和发电控制部分，所述风力机部分包括风速传感器、风轮、第一传动轴、第一转速转矩传感器；所述液压传动控制部分包括定量泵、第一高压管路、第一单向阀、第二单向阀、溢流阀、补油泵、第一油箱、第一流量传感器、低风速启动控制器、安全阀、正开口四边滑阀、第二油箱、变量马达、角位移传感器、第二流量传感器、第二高压管路、第二转速转矩传感器、第二传动轴、低压管路；所述发电控制部分包括发电机、多功能仪表、电网；所述风轮与定量泵通过第一传动轴相连，并在第一传动轴上布置第一转速转矩传感器，风轮附近安装有风速传感器；定量泵吸油口从低压油路吸油，定量泵压油口通过第一高压管路输出高压油，并在第一高压管路上布置流量传感器；第一高压管路分别与第一单向阀、安全阀、正开口四边滑阀相连；正开口四边滑阀的P口通过第一高压管路与定量泵相连，T口堵死，A口与第二油箱相连，B口通过第二 高压管路与变量马达相连；第二高压管路上布置有第二流量传感器；变量马达进油口从第二高压管路吸油，变量马达回油口与低压管路相连，变量马达与发电机经第二传动轴同轴连接，并在第二传动轴上布置第二转速转矩传感器，发电机所发的电能输送至电网，在发电机与电网之间安装多功能仪表；角位移传感器布置于变量马达；低压管路分别与安全阀、第二单向阀、定量泵相连；补油泵吸油口与第一油箱相连，补油泵压油口分别与第一单向阀、第二单向阀、溢流阀相连；溢流阀跨接在补油泵与第一油箱之间；安全阀跨接在第一高压管路与低压管路之间；低风速启动控制器输入端分别与风速传感器、第一转速转矩传感器、第一流量传感器、角位移传感器、第二流量传感器、第二转速转矩传感器和多功能仪表相连，低风速启动控制器输出端分别与正开口四边滑阀、变量马达相连。一种液压型风力发电机组低风速启动控制方法，该方法借助于检测装置通过低风速启动控制器协调控制正开口四边滑阀的开口度和变量马达摆角，使风力发电机组在低风速下实现快速平稳启动，具体流程如下：a)低风速启动控制器通过风速传感器采集风速信号判断此时风速是否满足低风速启动要求，若满足低风速启动条件则机组正常启动，否则低风速启动控制器控制正开口四边滑阀缓慢、平稳切换到上位工作，第一高压管路中的油液经正开口四边滑阀回第二油箱，减轻启动负载，加快定量泵的转速；b)低风速启动控制器通过第一转速转矩传感器采集定量泵的转速信号，判断定量泵是否满足最低运行转速要求，若满足要求则低风速启动控制器控制正开口四边滑阀缓慢、平稳切换到下位工作，同时控制变量马达摆角处于最大值，以增大输出转矩，否则正开口四边滑阀继续保持上位工作；c)低风速启动控制器通过第二转速转矩传感器采集变量马达的转速信号， 变量马达逐渐加速，当变量马达输出转速达到最低风速启动要求时机组完成低风速启动过程。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比，有以下有益效果：1、本专利技术有两个控制变量，分别为正开口四边滑阀的开口度和变量马达摆角，两者相互协调，使低风速启动过程更加灵活，同时降低了风力发电机组的启动风速，提高了风能利用率；2、本专利技术在低风速启动过程中，采用正开口四边滑阀，实现平缓切换控制，减少对系统的冲击，提高风力发电机组的电能质量和系统的工作寿命。本专利技术利用正开口四边滑阀在切换过程中的无死区的特点，通过正开口四边滑阀解决了机组低风速启动的问题，同时解决了低风速启动过程中存在的冲击问题；在提高机组风能利用率、电能质量的同时也提高了机组寿命。附图说明图1是本专利技术的液压系统原理及硬件配置系统图。图2是本专利技术的控制系统原理图。图3是本专利技术的工作流程图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的实施例。下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1、图2所示，液压型风力发电机组低风速启动系统由风力机部分Ⅰ、液压传动控制部分Ⅱ以及发电控制部分Ⅲ组成。风力机部分Ⅰ主要包括风速传感器1、风轮2、第一传动轴3、第一转速转矩传感器4；液压传动控制部分Ⅱ主要包括定量泵5、第一高压管路6、第一单 向阀7、第二单向阀8、溢流阀9、补油泵10、第一油箱11、第一流量传感器12、低风速启动控制器13、安全阀14、正开口四边滑阀15、第二油箱16、变量马达17、角位移传感器18、第二流量传感器19、第二高压管路20、第二转速转矩传感器21、第二传动轴22、低压管路26；发电控制部分Ⅲ主要包括发电机23、多功能仪表24、电网25。风轮2与定量泵5通过第一传动轴3相连，并在第一传动轴3上布置第一转速转矩传感器4，风轮2附近安装有风速传感器1；定量泵5吸油口从低压油路26吸油，定量泵5压油口通过第一高压管路6输出高压油，并在第一高压管路6上布置流量传感器12；第一高压管路6分别与第一单向阀7、安全阀14、正开口四边滑阀15相连；正开口四边滑阀15分别与第一高压管路6、第二高压管路20相连，正开口四边滑阀15的P口和通过第一高压管路6与定量泵5相连，T口堵死，A口与第二油箱18相连，B口通过第二高压管本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液压型风力发电机组低风速启动控制系统，包括风力机部分(Ⅰ)、液压传动控制部分(Ⅱ)和发电控制部分(Ⅲ)，其特征在于，所述风力机部分包括风速传感器(1)、风轮(2)、第一传动轴(3)、第一转速转矩传感器(4)；所述液压传动控制部分包括定量泵(5)、第一高压管路(6)、第一单向阀(7)、第二单向阀(8)、溢流阀(9)、补油泵(10)、第一油箱(11)、第一流量传感器(12)、低风速启动控制器(13)、安全阀(14)、正开口四边滑阀(15)、第二油箱(16)、变量马达(17)、角位移传感器(18)、第二流量传感器(19)、第二高压管路(20)、第二转速转矩传感器(21)、第二传动轴(22)、低压管路(26)；所述发电控制部分包括发电机(23)、多功能仪表(24)、电网(25)；所述风轮(2)与定量泵(5)通过第一传动轴(3)相连，并在第一传动轴(3)上布置第一转速转矩传感器(4)，风轮(2)附近安装有风速传感器(1)；定量泵(5)吸油口从低压油路26吸油，定量泵(5)压油口通过第一高压管路(6)输出高压油，并在第一高压管路(6)上布置流量传感器(12)；第一高压管路(6)分别与第一单向阀(7)、安全阀(14)、正开口四边滑阀(15)相连；正开口四边滑阀(15)的(P)口通过第一高压管路(6)与定量泵(5)相连，(T)口堵死，(A)口与第二油箱18相连，(B)口通过第二高压管路(20)与变量马达(17)相连；第二高压管路(20)上布置有第二流量传感器(19)；变量马达(17)进油口从第二高压管路(20)吸油，变量马达(17)回油口与低压管路(26)相连，变量马达(17)与发电机(23)经第二传动轴(22)同轴连接，并在第二传动轴(22)上布置第二转速转矩传感器(21)，发电机(23)发的电输送至电网(25)，在发电机(23)与电网(25)之间安装多功能仪表(24)；角位移传感器(18)布置于变量马达(17)；低压管路(26)分别与安全阀(14)、第二单向阀(8)、定量泵(5)相连；补油泵(10)吸油口与第一油箱(11)相连，补油泵(10)压油口分别与第一单向阀(7)、第二单向阀(8)、溢流阀(9)相连；溢流阀(9)跨接在补油泵(10)与第一油箱(11)之间；安全阀(14)跨接在第一高压管路(6)与低压管路(26)之间；低风速启动控制器(13)输入端分别与风速传感器(1)、第一转速转矩传感器(4)、第一流量传感器(12)、角位移传感器(18)、第二流量传感器(19)、第二转速转矩传感器(21)和多功能仪表(24)相连，低风速启动控制器(13)输出端分别与正开口四边滑阀(15)、变量马达(17)相连。...
【技术特征摘要】
1.一种液压型风力发电机组低风速启动控制系统，包括风力机部分(Ⅰ)、液压传动控制部分(Ⅱ)和发电控制部分(Ⅲ)，其特征在于，所述风力机部分包括风速传感器(1)、风轮(2)、第一传动轴(3)、第一转速转矩传感器(4)；所述液压传动控制部分包括定量泵(5)、第一高压管路(6)、第一单向阀(7)、第二单向阀(8)、溢流阀(9)、补油泵(10)、第一油箱(11)、第一流量传感器(12)、低风速启动控制器(13)、安全阀(14)、正开口四边滑阀(15)、第二油箱(16)、变量马达(17)、角位移传感器(18)、第二流量传感器(19)、第二高压管路(20)、第二转速转矩传感器(21)、第二传动轴(22)、低压管路(26)；所述发电控制部分包括发电机(23)、多功能仪表(24)、电网(25)；所述风轮(2)与定量泵(5)通过第一传动轴(3)相连，并在第一传动轴(3)上布置第一转速转矩传感器(4)，风轮(2)附近安装有风速传感器(1)；定量泵(5)吸油口从低压油路26吸油，定量泵(5)压油口通过第一高压管路(6)输出高压油，并在第一高压管路(6)上布置流量传感器(12)；第一高压管路(6)分别与第一单向阀(7)、安全阀(14)、正开口四边滑阀(15)相连；正开口四边滑阀(15)的(P)口通过第一高压管路(6)与定量泵(5)相连，(T)口堵死，(A)口与第二油箱18相连，(B)口通过第二高压管路(20)与变量马达(17)相连；第二高压管路(20)上布置有第二流量传感器(19)；变量马达(17)进油口从第二高压管路(20)吸油，变量马达(17)回油口与低压管路(26)相连，变量马达(17)与发电机(23)经第二传动轴(22)同轴连接，并在第二传动轴(22)上布置第二转速转矩传感器(21)，发电机(23)发的电输送至电网(25)，在发电机(23)与电网(25)之间安装多功能仪表(24)；
\t角位移传感器(18)布置于变量马达(17)；...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾超，张亮，孔祥东，陈立娟，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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