一种风电机组双驱电动变桨控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种风电机组双驱电动变桨控制系统，该系统包括依次电相连的主控制器、主驱动器、主电机、主位置速度传感器，依次机械连接的主电机、主减速器、变桨轴承，所述主位置速度传感器与主驱动器电相连，还包括从驱动器、从电机、从减速器，所述主驱动器、从驱动器、从电机依次电相连，所述从电机、从减速器、变桨轴承依次机械连接。本实用新型专利技术解决了现有技术存在的大齿应力集中、单齿载荷较高、磨损严重甚至疲劳损坏、危及风机安全等问题。危及风机安全等问题。危及风机安全等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组双驱电动变桨控制系统


[0001]本技术涉及风力发电机组变桨控制
，具体是一种风电机组双驱电动变桨控制系统。

技术介绍

[0002]风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。
[0003]由于陆地上经济可开发的风资源越来越少，海上风电相较于陆上风电有风能含量大、风切变小、湍流度低、对环境影响较小等优点，全球风电场建设已出现从陆地向海上发展的趋势。目前，我国海上风电正在向机组大型化的方向发展，变桨系统作为风力发电机组控制系统的重要组成部分，具有调节风轮输入功率，气动刹车等功能，直接影响风电机组的性能和安全。
[0004]现有的变桨系统均采用单个驱动器驱动单个电机，再由单个电机通过单个变桨减速箱带动变桨轴承从而驱动整只叶片执行变桨操作。由于在此过程中，变桨减速箱的小齿仅作用在变桨轴承的几个大齿上，该几个大齿需承受整只叶片的载荷，易造成该几个大齿应力集中，磨损严重甚至疲劳损坏的情况，从而在极端情况下无法变桨，危及风机安全。
[0005]因此，亟需一种新的能降低变桨轴承单齿载荷并提高风电机组安全性的控制技术。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术的不足，本技术提供了一种风电机组双驱电动变桨控制系统，解决现有技术存在的大齿应力集中、单齿载荷较高、磨损严重甚至疲劳损坏、危及风机安全等问题。r/>[0007]本技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0008]一种风电机组双驱电动变桨控制系统，包括依次电相连的主控制器、主驱动器、主电机、主位置速度传感器，依次机械连接的主电机、主减速器、变桨轴承，所述主位置速度传感器与主驱动器电相连，还包括从驱动器、从电机、从减速器，所述主驱动器、从驱动器、从电机依次电相连，所述从电机、从减速器、变桨轴承依次机械连接。
[0009]主控制器、主驱动器、主电机、主减速器、变桨轴承构成主驱动回路，主控制器、主驱动器(其中一部分)、从驱动器、从电机、从减速器、变桨轴承构成从驱动回路，双驱动回路分担了大齿应力集中，降低了单齿载荷，有效减少了大齿磨损严重甚至疲劳损坏，提升了风机安全。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述主驱动器包括位置速度信号变换模块和依次电相连的位置控制器、速度控制器、电流控制器、主功率变换器、主电流传感器，所述位置速度信号变换模块的输入端与主位置速度传感器的输出端相连，所述位置速度信号变换模块的输
出端与位置控制器的输入端、速度控制器的输入端分别电相连，所述从驱动器包括依次电相连的从电流控制器、从功率变换器、从电流传感器，所述速度控制器的输出端与所述从电流控制器的输入端电相连，所述从电流传感器的输出端与所述从电流控制器的输入端、从电机分别电相连。
[0011]通过比较主控控制器给定的位置控制指令和主电机的实际位置值实现位置环控制，通过比较位置环的速度给定指令和主电机的实际速度值实现速度环控制，通过比较速度环的电流给定指令和主电机的实际电流值实现主电流环控制；从电流控制器通过比较接收到的电流指令控制(从机给定力矩指令)和收到的从电机的实际电流值实现从电流环控制，从电机驱动从减速器动作，带动桨叶轴承动作。从而实现双驱电动变桨转矩同步，降低变桨轴承应力，降低单齿载荷，提高变桨系统安全性和可靠性。
[0012]优选的，所述位置控制器还用以反馈实际位置信息给主控制器，所述主控制器还用以接收实际位置信息。这使得回路中的实际位置信息能及时被主控制器采集，赋予了主控制器监控回路实际位置信息的功能，更加便于掌控实际的变桨控制状况，便于更精确地操控。
[0013]作为一种优选的技术方案，所述从驱动器还包括与所述位置控制器的输出端、所述从功率变换器的输入端分别电相连的速度限幅器。
[0014]所述速度限幅器用以接收位置控制器发送的速度指令并输出受限幅的速度指令。
[0015]主驱动回路经过位置环控制器后的速度指令经过速度限幅器后，给定到从功率变换器，主驱动回路经电流环控制器后输出的电流控制指令(从机给定力矩指令)直接传给从驱动器，从驱动器根据接收到的速度限幅指令和电流指令(从机给定力矩指令)控制从电机动作，从而实现双驱电动变桨带转速限幅的转矩同步和消隙控制，进一步降低了变桨轴承应力，降低单齿载荷，提高变桨系统安全性和可靠性。
[0016]作为一种优选的技术方案，所述主功率变换器和/或从功率变换器为PWM逆变器。
[0017]PWM逆变器调节速度快，功率因数较好，结构简单。
[0018]作为一种优选的技术方案，所述主位置速度传感器为旋转变压器。
[0019]旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，特别是高温、高粉尘、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。其监测精度高，结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要求低(特别是高温、高粉尘的地方)、输出信号幅度大和抗干扰能力强。且将其运用于主驱动回路中，便于同时位置、速度检测，一体化程度提高。
[0020]作为一种优选的技术方案，还包括与从电机电相连的从位置速度传感器。
[0021]从位置速度传感器的设置便于实现主驱动回路和从驱动回路的切换。当需要主驱动回路和从驱动回路切换时，很容易将原主驱动回路切换为从驱动回路、原从驱动回路切换为主驱动回路。
[0022]作为一种优选的技术方案，所述从位置速度传感器为旋转变压器。
[0023]旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，特别是高温、高粉尘、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。其监测精度高，结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要求低(特别是高温、高粉尘的地方)、输出信号幅度大和抗干扰能力强。原主驱动回路切换为从驱动回路、原从驱动回路切换为主驱动回路的情况时，便于辅助反馈和修正位置、速度检测信息，控制更加精确。
[0024]作为一种优选的技术方案，还包括变桨控制器，所述主控制器、变桨控制器、位置控制器依次电相连。
[0025]变桨控制器起到位置信息中转和修正的作用，便于位置控制指令的调控，也便于提供更多的I/O点位。
[0026]本技术相比于现有技术，具有以下有益效果：
[0027](1)本技术采用双驱动回路分担了大齿应力集中，降低了单齿载荷，有效减少了大齿磨损严重甚至疲劳损坏，提升了风机安全；
[0028](2)本技术实现了双驱电动变桨带转速限幅的转矩同步和消隙控制；
[0029](3)本技术进一步降低变桨轴承应力，降低单齿载荷，提高变桨系统安全性和可靠性；
[0030](4)本技术调节速度快，功率因数较好，结构简单；
[0031](5)本技术便于同时位置、速度检测，一体化程度提高；
[0032](6)本技术监测精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组双驱电动变桨控制系统，其特征在于，包括依次电相连的主控制器、主驱动器、主电机、主位置速度传感器，依次机械连接的主电机、主减速器、变桨轴承，所述主位置速度传感器与主驱动器电相连，还包括从驱动器、从电机、从减速器，所述主驱动器、从驱动器、从电机依次电相连，所述从电机、从减速器、变桨轴承依次机械连接。2.根据权利要求1所述的一种风电机组双驱电动变桨控制系统，其特征在于，所述主驱动器包括位置速度信号变换模块和依次电相连的位置控制器、速度控制器、电流控制器、主功率变换器、主电流传感器，所述位置速度信号变换模块的输入端与主位置速度传感器的输出端相连，所述位置速度信号变换模块的输出端与位置控制器的输入端、速度控制器的输入端分别电相连，所述从驱动器包括依次电相连的从电流控制器、从功率变换器、从电流传感器，所述速度控制器的输出端与所述从电流控制器的输入端电相连，所述从电流传感器的输出端与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，曾钰琳，杨忾，阳静，肖杰，王淋，余业祥，赵伟，
申请(专利权)人：东方电气风电有限公司，
类型：新型
国别省市：