风力发电机组叶片的加热控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种风力发电机组叶片的加热控制系统和方法。该加热控制系统包括加热单元、温度采集单元和控制单元。其中，加热单元设置于叶片的叶根挡板处，依据所述加热单元的功率输出热风，加热单元的热风出口伸入叶片的型腔内部；温度采集单元包括设置于热风出口处的温度传感器，用于测量热风出口处的温度控制器用于当叶片表面为已结冰状态时，控制加热单元启动，根据热风出口处的温度，更新加热单元的功率。采用本发明专利技术实施例中的技术方案，能够在提高加热效率的前提下达到良好的除冰效果。

Heating control system and method for blade of wind turbine

The invention provides a heating control system and method for the blade of a wind turbine. The heating control system consists of a heating unit, a temperature acquisition unit and a control unit. Among them, the root baffle at the heating unit is arranged in the blade, based on the power output of the heating unit of hot air, hot air outlet cavity inside the heating unit into the blade; the temperature acquisition unit comprises a temperature sensor arranged on the air outlet, a temperature controller for measurement of hot air outlet is used when the surface of the blade is the frozen state when the heating control unit starts, according to the temperature at the outlet of the hot air heating unit, power update. The technical scheme in the embodiment of the invention can achieve good deicing effect on the premise of increasing the heating efficiency.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组叶片的加热控制系统和方法
本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种风力发电机组的叶片加热控制系统和方法。
技术介绍
目前，风力发电已成为我国新能源发电的主力军。风力发电机组通常安装在高原、寒冷地区、山脊或者山顶等风能资源丰富的地区。但是，这些地区冬季气温较低，很容易出现叶片表面结冰现象。由于叶片表面结冰会使得叶片过载，降低叶片连接部件的使用寿命，因此风力发电机组在低温环境的运行过程中，需要及时清除叶片表面结冰。为及时清除叶片表面结冰，现有技术中的方法使用加热器对叶片型腔内的空气进行加热，间接对叶片表面进行加热。但是，由于叶片型腔内空间较大，空气热传导效率较低，导致现有技术中使用加热器对叶片型腔内的空气进行加热方式的加热效率较低，容易出现加热输出功率很高，但是除冰效果却不好的问题，有时甚至发生局部温度过高，导致叶片损坏的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种风力发电机组叶片的加热控制系统和方法，能够在提高加热效率的前提下达到良好的除冰效果。第一方面，本专利技术实施例提供了一种风力发电机组叶片的加热控制系统，该加热控制系统包括加热单元、温度采集单元和控制器。其中，加热单元设置于叶片的叶根挡板处，依据加热单元的功率输出热风，加热单元的热风出口伸入叶片的型腔内部；温度采集单元包括设置于热风出口处的温度传感器，用于测量热风出口处的温度；控制器用于当叶片表面为已结冰状态时，控制加热单元启动，根据热风出口处的温度，更新加热单元的功率。在第一方面的一些实施例中，温度采集单元还包括设置于叶片型腔内热风流动路径上的除热风出口处外的多个指定位置处的温度传感器，多个指定位置处的温度传感器用于测量对应指定位置的温度，每个指定位置和热风出口处分别对应一个停机温度阈值；控制器还用于在控制加热单元启动之后，若任意一个指定位置的温度大于对应的停机温度阈值或热风出口处的温度大于对应的停机温度阈值，则控制加热单元停机。在第一方面的一些实施例中，每个指定位置和热风出口处还分别对应一个启动温度阈值；控制器还用于在控制加热单元停机之后，若所有指定位置的温度全部小于各指定位置对应的启动温度阈值，热风出口处的温度小于对应的启动温度阈值，以及叶片表面为已结冰状态，则控制加热单元重新启动。在第一方面的一些实施例中，控制器还用于在控制加热单元停机之后，延时第四时间段后，若所有指定位置的温度全部小于各指定位置对应的启动温度阈值，热风出口处的温度小于对应的启动温度阈值，以及叶片表面为已结冰状态，则控制加热单元重新启动。在第一方面的一些实施例中，指定位置包括以下位置中的至少一种：叶片的前缘中部、叶片的叶尖处和叶片的后缘中部。在第一方面的一些实施例中，在加热单元和为加热单元供电的电源之间的线路上设置有接触器；接触器，用于根据控制器的通断控制信号接通或断开，以使加热单元与电源之间的线路接通或断开。在第一方面的一些实施例中，在接触器和电源之间的线路上设置有电源保护器，其中，接触器还用于将表示接触器接通或断开的反馈信号发送至控制器；控制器还用于在反馈信号表示接触器未成功接通或者未成功断开时，控制电源保护器断开接触器和电源的连接。在第一方面的一些实施例中，在接触器和电源之间的线路上还设置有电源防雷器。在第一方面的一些实施例中，在电源保护器和接触器之间并联设置有三条支路，每条支路上设置有一个电流互感器，电流互感器用于测量支路中的电流；其中，控制器还用于计算每条支路中的电流与预设电流之间的电流差；计算每条支路对应的电流差与预设电流之间的比值，得到与三条支路一一对应的三个比值；若三个比值中最大值与最小值之间的差值大于预设差值，则控制加热单元停机。在第一方面的一些实施例中，加热控制系统还包括鼓风机，鼓风机靠近加热单元设置，鼓风机与控制器连接。在第一方面的一些实施例中，温度传感器为光纤温度传感器；在光纤温度传感器和控制器之间的线路上还设有光纤解调仪；光纤解调仪用于接收光纤温度传感器测量的温度，并将光纤温度传感器测量的温度解析为控制器可识别的温度。在第一方面的一些实施例中，控制器还通过PROFIBUS–DP总线与风力发电机组的风机主控制器连接。第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于上述第一方面的加热控制系统的加热控制方法。该加热控制方法包括：测量热风出口处的温度；当叶片表面为已结冰状态时，控制加热单元启动，依据加热单元的功率输出热风，根据热风出口处的温度，更新加热单元的功率。在第二方面的一些实施例中，根据热风出口处的温度，更新加热单元的功率，包括：若热风出口处的温度大于第一温度阈值，且小于或等于第二温度阈值，则控制加热单元的功率从初始功率降低至第一功率；若热风出口处的温度大于第二温度阈值，且小于或等于第三温度阈值，则控制加热单元的功率从第一功率降低至第二功率；若热风出口处的温度大于第三温度阈值，且小于或等于第四温度阈值，则控制加热单元的功率从第二功率降低至零。在第二方面的一些实施例中，根据热风出口处的温度，更新加热单元的功率，包括：若热风出口处的温度大于第一温度阈值，且小于或等于第二温度阈值，则延时第一时间段后，控制加热单元的功率从初始功率降低至第一功率；若热风出口处的温度大于第二温度阈值，且小于或等于第三温度阈值，则延时第二时间段后，控制加热单元的功率从第一功率降低至第二功率；若热风出口处的温度大于第三温度阈值，且小于或等于第四温度阈值，则延时第三时间段后，控制加热单元的功率从第二功率降低至零。在第二方面的一些实施例中，加热单元包括第一加热器和第二加热器，控制加热单元的功率从初始功率降低至第一功率，包括：若热风出口处的温度大于第一温度阈值，且小于或等于第二温度阈值，则控制第一加热器输出第一功率，并控制第二加热器输出零功率。在第二方面的一些实施例中，控制加热单元的功率从第一功率降低至第二功率，包括：若热风出口处的温度大于第二温度阈值，且小于或等于第三温度阈值，则控制第一加热器输出零功率，并控制第二加热器输出第二功率。在第二方面的一些实施例中，控制加热单元的功率从第二功率降低至零，包括：若热风出口处的温度大于第三温度阈值，且小于或等于第四温度阈值，则控制第一加热器和第二加热器均输出零功率。由于本专利技术实施例中的加热控制系统在输出初始功率之后，还会根据热风出口处的温度，更新加热单元的功率，因此，加热单元的输出功率不是固定不变，而是可以根据热风出口处的温度随时调整，即可以根据热风出口处的温度更新加热单元的输出功率。如此设置，本专利技术实施例中的加热控制器系统，一方面，能够避免由于加热单元的初始输出功率较高，发生局部温度过高的问题，使得风力发电机组叶片的加热控制系统具备高可靠性和安全性；另一方面，能够对加热单元的输出功率进行灵活调整，使得叶片型腔内的气体升温稳定，热空气有时间充分扩散，从而能够在提高加热效率的前提下达到良好的除冰效果。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。图1为本专利技术实施例提供的风力发电机组叶片的加热控制系统的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的风力发电机组叶片的加热控制系统的电气结构示意图；图3为本专利技术另一实施例提供的风力发电机组叶片的加热控制系统的电气结构的局部示意图之一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组叶片的加热控制系统，其特征在于，包括：加热单元，所述加热单元设置于所述叶片的叶根挡板处，依据所述加热单元的功率输出热风，所述加热单元的热风出口位于所述叶片的型腔内部；温度采集单元，所述温度采集单元包括设置于所述热风出口处的温度传感器，用于测量所述热风出口处的温度；控制器，所述控制器用于当所述叶片表面为已结冰状态时，控制所述加热单元启动，根据所述热风出口处的温度，更新所述加热单元的功率。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组叶片的加热控制系统，其特征在于，包括：加热单元，所述加热单元设置于所述叶片的叶根挡板处，依据所述加热单元的功率输出热风，所述加热单元的热风出口位于所述叶片的型腔内部；温度采集单元，所述温度采集单元包括设置于所述热风出口处的温度传感器，用于测量所述热风出口处的温度；控制器，所述控制器用于当所述叶片表面为已结冰状态时，控制所述加热单元启动，根据所述热风出口处的温度，更新所述加热单元的功率。2.根据权利要求1所述的加热控制系统，其特征在于，所述温度采集单元还包括设置于所述叶片型腔内热风流动路径上的除所述热风出口处外的多个指定位置处的温度传感器，所述多个指定位置处的温度传感器用于测量对应指定位置的温度，每个所述指定位置和所述热风出口处分别对应一个停机温度阈值；所述控制器还用于，在控制所述加热单元启动之后，若任意一个所述指定位置的温度大于对应的停机温度阈值或所述热风出口处的温度大于对应的停机温度阈值，则控制所述加热单元停机。3.根据权利要求2所述的加热控制系统，其特征在于，每个所述指定位置和所述热风出口处还分别对应一个启动温度阈值；所述控制器还用于，在所述控制所述加热单元停机之后，若所有指定位置的温度全部小于各所述指定位置对应的启动温度阈值，所述热风出口处的温度小于对应的启动温度阈值，以及所述叶片表面为已结冰状态，则控制所述加热单元重新启动。4.根据权利要求2所述的加热控制系统，其特征在于，所述控制器还用于，在所述控制所述加热单元停机之后，延时第四时间段后，若所有指定位置的温度全部小于各所述指定位置对应的启动温度阈值，所述热风出口处的温度小于对应的启动温度阈值，以及所述叶片表面为已结冰状态，则控制所述加热单元重新启动。5.根据权利要求2所述的加热控制系统，其特征在于，所述指定位置包括以下位置中的至少一种：所述叶片的前缘中部、所述叶片的叶尖处和所述叶片的后缘中部。6.根据权利要求1所述的加热控制系统，其特征在于，在所述加热单元和为所述加热单元供电的电源之间的线路上设置有接触器；所述接触器，用于根据所述控制器的通断控制信号接通或断开，以使所述加热单元与所述电源之间的线路接通或断开。7.根据权利要求6所述的加热控制系统，其特征在于，在所述接触器和所述电源之间的线路上设置有电源保护器，其中，所述接触器，还用于将表示所述接触器接通或断开的反馈信号发送至所述控制器；所述控制器，还用于在所述反馈信号表示所述接触器未成功接通或者未成功断开时，控制所述电源保护器断开所述接触器和所述电源的连接。8.根据权利要求6或7所述的加热控制系统，其特征在于，在所述接触器和所述电源之间的线路上还设置有电源防雷器。9.根据权利要求7所述的加热控制系统，其特征在于，在所述电源保护器和所述接触器之间并联设置有三条支路，每条支路上设置有一个电流互感器，所述电流互感器用于测量支路中的电流；其中，所述控制器还用于，计算每条支路中的电流与预设电流之间的电流差；计算每条支路对应的电流差与所述预设电流之间的比值，得到与所述三条支路一一对应的三个比值；若所述三个比值中最大值与最小值之间的差值大于预设差值，则控制所述加热单元停机。10.根据权利要求1所述的加热控制系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：房海涛，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11