兆瓦级风电机组变速、变距控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种风力发电控制系统，适合在兆瓦级风电机组变速、变桨距控制使用，其结构由控制部分、检测部分及驱动三部分组成，其中控制部分由主控制器，即为运行控制器、变距控制器和变速控制器三部分组成；检测部分由风轮转子、传动机构、双馈发电机定子、绕线转子、转差励磁变频电源和脉宽调制逆变电源等部件传感器组成；驱动部分由不同功能的伺服电机组成，其联接是检测部分的机组部件分别以传感器信号输出，控制部分由主控制器即运行控制器、变距控制器和变速控制器三部分组成，这些控制输出直接由控制输出联接驱动模板；驱动模板输出联接到由不同功能的伺服电机，按控制要求各部分协调运行，具有结构简单、工作稳定可靠、机械传动控制灵活。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
兆瓦级风电机组变速、变距控制系统所属
本专利技术涉及一种风力发电控制系统，适合在兆瓦级风电机组变速、变桨距控制使用。
技术介绍
目前，我国并网风电机组主要有两种机型，一种为定桨距失速型风电机；另一种为变距型风电机组，且两种机型都已研制出600KW的样机，然而，第一种机型存在着捕风效率低的缺点，第二种机型虽然捕风效率比第一种机型高，但机组受到的较强的阵风冲击，使机组风轮和传动系统，轮毂、主轴、齿轮箱和发电机等部件受到强烈的不均匀冲击和震动，因而使用寿命大为降低。
技术实现思路
为了实现风力发电机变速恒频控制，本专利技术的目的提供一种兆瓦级风电机组变速、变距控制系统，利用双向变流器既四象限变频器，以实现机组功率优化输出最经济、最有效的设计方案。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术控制系统由控制部分、检测部分及驱动三部分组成(如图1所示)，其中控制部分由主控制器，即为运行控制器、变距控制器和变速控制器三部分组成；检测部分由风轮转子、传动机构、双馈发电机定子、绕线转子、转差励磁变频电源和脉宽调制逆变电源等部件传感器组成；驱动部分由不同功能的伺服电机，由偏航、冷却等伺服电机装置，液压伺服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兆瓦级风电机组变速、变距控制系统，其特征在于该系统由控制、检测及驱动三部分组成，其中控制部分由主控制器（１０），即为运行控制器、变桨距控制器（１１）和变速控制器（１２）三部分组成；检测部分由机组风轮转子（１）、传动机构（２）、双馈发电机转子（３）、定子（４）、转差励磁变频电源（６）和脉宽调制逆变电源（７）部件组成；驱动部分由控制输出驱动模板和不同功能的伺服电机，有偏航、冷却伺服电机装置（１４），液压伺服机构（１５）和继电控制装置（１６）组成，其联接是检测部分的机组风轮转子（１）、传动机构（２）、双馈发电机转子（３）、定子（４）、转差励磁变频电源（６）和脉宽调制逆变电源（７），分别以传感器信...

【技术特征摘要】
1、一种兆瓦级风电机组变速、变距控制系统，其特征在于该系统由控制、检测及驱动三部分组成，其中控制部分由主控制器(10)，即为运行控制器、变桨距控制器(11)和变速控制器(12)三部分组成；检测部分由机组风轮转子(1)、传动机构(2)、双馈发电机转子(3)、定子(4)、转差励磁变频电源(6)和脉宽调制逆变电源(7)部件组成；驱动部分由控制输出驱动模板和不同功能的伺服电机，有偏航、冷却伺服电机装置(14)，液压伺服机构(15)和继电控制装置(16)组成，其联接是检测部分的机组风轮转子(1)、传动机构(2)、双馈发电机转子(3)、定子(4)、转差励磁变频电源(6)和脉宽调制逆变电源(7)，分别以传感器信号输出，其中信号转换成控制器可接收的标准信号，数字信号低电平0V、高电平24V，模拟信号4-20mA联接到计算机运行状态，参数检测系统(5)，进行信号处理采样输入端，并送入参数采集系统，有输入开关状态、气象电网参数、发电机运行参数及系统运行状态(9)；控制部分由主控制器即运行控制器(10)、变桨距控制器(11)和变速控制器(12)三部分组成，这些控制输出直接联接到控制输出驱动模板(13)；驱动模板输出联接到驱动部分由不同功能的伺服电机，有偏航、冷却伺服电机装置(14)、液压伺服机构(15)、继电控制装置(16)输入端，按控制要求各部分协调运行。2、按权利要求1所述的控制系统，其特征在于主控制器即控制系统的核心控制器，控制器的核心由不同功能的接口电路即控制选通电路、输入光电隔离电路、霍尔电量传感接口电路、开关量输入隔离电路、变速控制器接口电路与输出控制驱动电路，其中，机舱温度、液压油温度和其它部件温度通过控制选通电路输入到可编程控制器；低速轴转速；高速轴转速、风速、风向等通过输入光电隔离电路输入到可编程控制器；定子a相电压、定子b相电压及转子a、b、c相电压电流通过霍尔电量传感器接口电路输入到可编程控制器；震动信号、电机过载和其它开关信号通过开关量输入隔离电路输入到可编程控制器；变速控制器接口电路输出联接到定子并网、转子励磁和各设备输入端，输出控制驱动电路输出端分别接有控制箱加热、齿轮加热和不同设备输入端。3、按权利要求1所述的控制系统，其特征在于变桨距控制器主要由桨叶迎风位置检测传感器、桨距调节速度检测传感器、位置调节器、速度调节器，变桨距执行机构和液压伺服机构等组成，变桨距控制器按智能控制模块给定的控制目标，分别调节变桨距机构的位置和速度，完成风电机组的变桨距控制，变桨距控制是使风电机组保持额定风速以上输出恒定额定功率，而通过叶片沿其纵向轴心转动来调节桨叶迎风角的功率控制，其主要调节方式分为三个阶段：第一阶段为开机阶段，当风力机达到运行条件时，计算给定桨叶节距角，第一步节距角调节到28°左右；当转速达到一定的转速(如1/2额定转速)时，再调节到开平桨的角度(如0°)，直到风力机达到额定转速并网发电；第二阶段为：当风速低于额定风速值时，即输出功率小于额定功率时，桨叶节距角保持在开平桨位置不变；第三阶段是：当风速大于额定风速值时，且功率达到额定后，变桨距调节系统投入运行。4、按权利要求1所述的控制系统，其特征在于变速控制器分成三大部分：变速控制核心控制器硬件、变速控制原理实现软件、变速控制器主电路，变速控制是采用矢量控制技术，对转差变频电源的频率、相位、幅值进行调节，达到发电机进行励磁电流调节目的，实现风轮转子按控制目标进行调...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓英，姚兴佳，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]