一种变桨距液压传动的风力机及其控制方法技术
A variable pitch hydraulic drive wind turbine and its control method
The invention discloses a wind turbine pitch hydraulic transmission, including wind collector and variable pump coaxial connection with variable pump variable pump control unit; variable pump through the one-way valve and hydraulic accumulator, oil supplying system, pressure gauge, pressure sensor, pilot type electro-hydraulic proportional control valve pilot type, electro-hydraulic proportional control valve is connected with the permanent magnet synchronous generator with variable motor, variable motor with variable motor control unit; the variable pump is communicated with the inlet filter, variable motor is communicated with the outlet of oil filter, oil filter and imported low pressure gauge, pressure sensor, pressure relief valve and outlet oil filter the other is communicated with a relief valve is communicated with a hydraulic tank; a one-way valve is also connected between the one-way valve outlet and inlet filter inlet. The invention also discloses the control method of the variable pitch hydraulic transmission wind turbine. The device and method of the invention are reliable.
【技术实现步骤摘要】
一种变桨距液压传动的风力机及其控制方法
本专利技术属于风力发电设备及控制
，涉及一种变桨距液压传动的风力机，本专利技术还涉及该种变桨距液压传动风力机的控制方法。
技术介绍
风能作为可再生的清洁能源，提高风能的利用率对能源产业结构的调整具有举足轻重的意义。风能的利用主要表现为风力发电。按照风力发电机组运行规律，主要包括待机状态、自启动状态、最佳风能捕获状态、并网运行状态、安全停机。其中，待机状态主要表现为风速未能驱使风轮转动及并网故障未入网，但此状态风力机处在自由转动状态。当风速大于切入风速时，调节叶片的迎风角度，实现自启动。最佳风能捕获状态是根据实时风速的大小及方向实时进行风轮偏航对风。当低于额定风速时，变速恒频调整最佳功率曲线，进而提高风能利用系数；当高于额定风速时，变桨距调节增加传动系统的柔性，使输出功率更加稳定，解决低电压穿越与动态调节功率因数，达到高效率、高质量的并网运行。若风速超出切出风速时，风力机组急需安全停机，采用偏航系统偏转90°使桨叶与风速方向无夹角，降低风能的吸收，启动刹车，安全脱离电网。传统风力发电机主要有双馈式和直驱式，但这两种类型的...
【技术保护点】
一种变桨距液压传动的风力机，其特征在于：包括风能采集器(1)，风能采集器(1)内部设置有叶轮(23)、变桨装置(24)及风速仪(25)，风能采集器(1)的机械能输出端与变量泵(2)输入端同轴刚性连接，变量泵(2)设置有变量泵控制单元(19)，在叶轮(23)与变量泵(2)之间设置有转速转矩传感器(21)；变量泵(2)出口端与单向阀(3)进口端连通，单向阀(3)出口端同时与液压储能器(4)、补油系统(5)、高压压力表(6)、高压压力传感器(7)、先导型电液比例控制阀(9)连通，先导型电液比例控制阀(9)输出端与变量马达(10)进口端连通，变量马达(10)与永磁同步发电机(11)...
【技术特征摘要】
1.一种变桨距液压传动的风力机，其特征在于：包括风能采集器(1)，风能采集器(1)内部设置有叶轮(23)、变桨装置(24)及风速仪(25)，风能采集器(1)的机械能输出端与变量泵(2)输入端同轴刚性连接，变量泵(2)设置有变量泵控制单元(19)，在叶轮(23)与变量泵(2)之间设置有转速转矩传感器(21)；变量泵(2)出口端与单向阀(3)进口端连通，单向阀(3)出口端同时与液压储能器(4)、补油系统(5)、高压压力表(6)、高压压力传感器(7)、先导型电液比例控制阀(9)连通，先导型电液比例控制阀(9)输出端与变量马达(10)进口端连通，变量马达(10)与永磁同步发电机(11)同轴刚性连接，在变量马达(10)与永磁同步发电机(11)之间设置有转速传感器(22)，变量马达(10)设置有变量马达控制单元(12)；变量泵(2)进口端与进口滤油器(18)出口端连通，变量马达(10)出口端与出口滤油器(13)连通，进口滤油器(18)进口端同时与低压压力表(17)、低压压力传感器(16)、溢流阀(15)及出口滤油器(13)连通，溢流阀(15)另与液压油箱(14)连通；单向阀(3)出口端与进口滤油器(18)进口端之间另外连通有单向阀(8)。2.根据权利要求1所述的变桨距液压传动的风力机，其特征在于：所述的变量泵控制单元(19)包括电液伺服阀A和单活塞杆缸执行元件A；变量马达控制单元(12)包括电液伺服阀B和单活塞杆缸执行元件B。3.根据权利要求1所述的变桨距液压传动的风力机，其特征在于：所述的两个压力传感器、转速转矩传感器(21)、转速传感器(22)、变量泵控制单元(19)、变量马达控制单元(12)、变桨装置(24)及风速仪(25)均与中央控制器(20)信号连接。4.根据权利要求3所述的变桨距液压传动的风力机，其特征在于：所述的中央控制器(20)还分别连接有数据存储模块(31)、模糊PID计算模块(32)、电压比较器(27)、人机操作模块(34)、监控显示模块(35)及两个电液伺服阀。5.一种变桨距液压传动风力机的控制方法，其特征在于，根据风力发电机组运行特征，实现风能采集-液压储能-电能转换与传递三步控制，按照以下过程进行控制：风速仪(25)采样即时风速并输出一个直流电压信号uβV，在中央控制器(20)中设置额定风速时的电压信号uβ0；即时风速高于额定风速时，即uβV≥uβ0，经电压比较器(27)比较后输送给中央控制器(20)，由中央控制器(20)驱动变桨装置(24)及时变化桨距角，通过桨距角的变化调节变量泵(2)的排量维持在额定值，保持变量泵(2)工作在恒流源状态，确保永磁同步发电机(11)在恒功率稳定运行；即时风速低于额定风速时，采用变速恒频与最大功率跟踪两个控制方式：1)变速恒频控制，由中央控制器(20)给定风力机转矩与转速，转速转矩传感器(21)采集的转矩经模糊PID计算模块(32)处理，中央控制器(20)输出指令给电液伺服阀A，电液伺服阀A连通单活塞杆缸执行元件A控制变量泵(2)的排量，保证变量泵(2)液压系统工作在恒流源状态；同理，中央控制器(20)输出指令送给电液伺服阀B，电液伺服阀B连通单活塞杆缸执行元件B推动变量马达(10)的斜盘，调节变量马达(10)的斜盘摆角；同时，当液压系统出现压力波动和油液泄漏时，对压力及溢流泄漏进行补偿修正；2)最大功率跟踪，由中央控制器(20)给定功率与永磁同步发电机(11)输出有功功率反馈进行模糊PID处理后，再由中央控制器(20)根据随机风速大小，高于额定风速时执行电动变桨稳定输出功率；低于额定风速时，执行变速恒频，提高风能利用系数，实现液压变桨距风力机组的最佳功率控制。6.根据权利要求5所述的变桨距液压传动风力机的控制方法，其特征在于：所述的风能采集的具体控制过程是：风速仪(25)内部经测量风速后输出驱动一个永磁直流发电机，该永磁直流发电机输出的直流电压u0与随机风速vwind成正比的k0关系，即u0＝k0vwind，叶轮(23)的桨距角β与变桨装置(24)的动作部件直流无刷伺服电动机的电压uβ也存在函数关系，β＝f(uβ)，即通过变桨装置(24)根据给定的桨距角与绝对值编码器测得的实际桨距角，计算出直流无刷伺服电动机的参考转速；根据实测转速和参考转速计算出参考电流，参考电流与反馈电流相比较由电流调节器进行电流调整获得...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆安乐，杨建湘，刘斌，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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