风电机组变桨系统抗台风模式控制策略及状态机切换方法技术方案

本发明专利技术提供了一种风电机组变桨系统抗台风模式控制策略，包括：当风力发电机组的主控系统识别出台风工况后，触发变桨系统紧急停机，将三支叶片收桨到91度的停机位置；在预设时间内将三支叶片变桨到

【技术实现步骤摘要】
风电机组变桨系统抗台风模式控制策略及状态机切换方法


[0001]本专利技术涉及风力发电
，具体涉及一种风电机组变桨系统抗台风模式控制策略及状态机切换方法。

技术介绍

[0002]对于风力发电机组，现有设计中其长、柔叶片通常会有预弯设计，这种预弯设计使得风力发电机组在停机状态下叶片会自然弯曲，在极端风速下会产生绕变桨轴线的极限扭转力矩。但是风力发电机组在实际运行的过程中，如果变桨系统的刹车力矩不足以抵抗极端风速下的极限扭转力矩，叶片将被吹跑，偏离顺桨位置，风轮会加速旋转甚至飞车。
[0003]台风来临时，出现的极端风速可能超过风力发电机组理论设计的极限风速；为了保障风力发电机组载荷安全，需要将通过变桨系统将浆叶停在某一合适位置。但是在现有设计中，风力发电机组的变桨系统正常运行角度范围是0
‑
91
°
，当变桨角度运行至小于0
°
时，会报出角度过小故障，无法使浆叶在360度内任意调整角度，致使无法满足风力发电机组抗台风的要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种风电机组变桨系统抗台风模式控制策略及状态机切换方法，以解决现有技术中存在的变桨系统无法使浆叶在360度内任意调整角度，无法满足风力发电机组抗台风要求的技术问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下，第一方面，提供了一种风电机组变桨系统抗台风模式控制策略，包括：
[0006]当风力发电机组的主控系统识别出台风工况后，触发变桨系统紧急停机，将三支叶片收桨到91度的停机位置；
[0007]在预设时间内将三支叶片变桨到
‑
90
°
的抗台风位置；
[0008]投入变桨刹车、抱闸停机。
[0009]进一步的，当三支叶片收桨到91度的停机位置后，主控系统下发进入台风停机模式标志位给变桨系统，并发送复位信号、闭合安全链和目标位置
‑
90
°
给变桨系统，将变桨系统状态机切换至抗台风模式。
[0010]进一步的，当变桨系统状态机切换至抗台风模式后，变桨系统按照目标位置
‑
90
°
将叶片从当前停机位置开出，并在预设时间内将叶片变桨到
‑
90
°
的抗台风位置。
[0011]进一步的，预设时间为10秒，三支叶片分别以
‑2°
/s的变桨速度依次将桨叶变到
‑
90
°
，一支叶片完成动作后间隔3s进行下一支叶片动作。
[0012]进一步的，在
‑
90
°
的位置设有一个限位开关。
[0013]第一方面，提供了一种风电机组变桨系统的状态机切换方法，状态机包括自动运行模式、急停模式和抗台风模式。
[0014]进一步的，当硬件安全链信号断开，或主控系统向变桨系统发送软件紧急停机信
号，或变桨系统自身故障，或变桨系统与主控系统通讯超时，变桨系统状态机由自动运行模式切换为急停模式。
[0015]进一步的，当主控系统向变桨系统下发“进入台风停机模式”标志位，且变桨系统自身无故障，且硬件安全链信号正常，且变桨系统接收到主控系统的复位指令时，变桨系统状态机由急停模式切换为抗台风模式。
[0016]进一步的，当主控系统向变桨系统下发“退出抗台模式”标志位，且硬件安全链信号断开，且变桨系统自身故障，且主控系统向变桨系统发送软件紧急停机信号，且变桨系统与主控系统通讯超时，变桨系统状态机由抗台风模式切换为急停模式。
[0017]进一步的，当主控系统向变桨系统下发三个叶片的目标位置均在0
°‑
89
°
之间，且变桨系统接收到主控系统的复位指令，且变桨系统与主控系统通讯正常，且变桨系统自身无故障时，变桨系统状态机由急停模式切换为自动运行模式。
[0018]由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：
[0019]对变桨系统的控制策略进行了调整，在变桨系统状态机中增加“抗台风模式”，对该工况进行重新定义，重新设计变桨系统状态机切换的逻辑，保证在台风来临时刻，变桨系统能够听从主控指令停机在
‑
90
°
的抗台风位置，能满足风力发电机组整机的抗台风要求；在台风过后能够正常开出停机位置，恢复到非台风工况的停机角度。
[0020]变桨系统在保证自身安全的基础上配合整机完成抗台策略响应，降低了风力发电机组在台风工况的运行风险，提高了风力发电机组的可靠性。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0022]图1为本专利技术实施例的变桨系统抗台风控制策略流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例的变桨系统状态机工作模式切换示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0025]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0026]实施例
[0027]台风来临时，为了保障风力发电机组载荷安全，确保刹车力矩能够抵抗极端风速下的极限扭转力矩，需要通过变桨系统将桨叶变到
‑
90
°
的位置处。
‑
90度这个位置，是专利技术人变桨系统旋转一圈360度的所有角度中，通过计算找到的载荷最小的角度为
‑
90度。
[0028]具体的风电机组变桨系统抗台风模式控制策略如下：
[0029]当风力发电机组的主控系统识别出台风工况后，主控系统会切换至抗台风模式触发变桨系统紧急停机；变桨系统将三支叶片收桨到91度的停机位置，然后在预设时间内将
三支叶片变桨到
‑
90
°
的抗台风位置，投入变桨刹车、抱闸停机。
[0030]上述抗台风模式控制策略的机理是：当出现的极端风速超过风力发电机组理论设计的极限风速时，将叶片变桨到
‑
90
°
的抗台风位置后再投入变桨刹车，按照此方式停机后，可以保证台风来临时，风电机组承受的实际载荷不超过风电机组的极限设计载荷。
[0031]在一些实施例中，风力发电机组的主控系统通过对风速和风向的判断识别出台风工况后，将主控系统至变桨系统的安全链断开，通过滑环通讯将软件紧急停机信号(EFC信号)传给变桨系统，告知变桨系统应立即停机。此步骤的机理是：此时台风来临，风力发电机组检测到风速超过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组变桨系统抗台风模式控制策略，其特征在于，包括：当风力发电机组的主控系统识别出台风工况后，触发变桨系统紧急停机，将三支叶片收桨到91度的停机位置；在预设时间内将三支叶片变桨到
‑
90
°
的抗台风位置；投入变桨刹车、抱闸停机。2.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统抗台风模式控制策略，其特征在于，当三支叶片收桨到91度的停机位置后，主控系统下发进入台风停机模式标志位给变桨系统，并发送复位信号、闭合安全链和目标位置
‑
90
°
给变桨系统，将变桨系统状态机切换至抗台风模式。3.根据权利要求2所述的风电机组变桨系统抗台风模式控制策略，其特征在于，当变桨系统状态机切换至抗台风模式后，变桨系统按照目标位置
‑
90
°
将叶片从当前停机位置开出，并在预设时间内将叶片变桨到
‑
90
°
的抗台风位置。4.根据权利要求3所述的风电机组变桨系统抗台风模式控制策略，其特征在于，预设时间为10秒，三支叶片分别以
‑2°
/s的变桨速度依次将桨叶变到
‑
90
°
，一支叶片完成动作后间隔3s进行下一支叶片动作。5.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统抗台风模式控制策略，其特征在于，在

【专利技术属性】
技术研发人员：吕彬，周会武，梁润东，任春晖，唐义夏，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团海装风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：