一种风力发电机组手动变桨控制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于风力发电机组控制技术领域，具体涉及一种风力发电机组手动变桨控制方法及系统，该方法包括以下步骤：该方法包括变桨微动控制和变桨开桨控制，启动手动变桨强制使能功能；依据需求，若选择变桨微动控制，则控制叶片桨距角开桨至第二桨距角θ

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组手动变桨控制方法及系统


[0001]本专利技术属于风力发电机组控制
，具体涉及一种风力发电机组手动变桨控制方法及系统。

技术介绍

[0002]风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，风力发电是一种无污染的可再生能源，近年来增长速度位居各类能源之首。风电机组控制系统作为风电机组的重要组成部分，分为主控系统、变桨系统、变流系统、偏航系统等。风电机组的变桨系统控制又分为自动控制和手动控制，目前，自动控制由主控系统完成，而风电机组变桨系统手动控制，主要有手动操作盒、控制柜按钮控制、人机触摸屏控制三种方式。下面对这三种手动控制方式进行介绍：
[0003](一)手动操作盒。
[0004]手动操作盒控制方式多用于维护人员在调试阶段的变桨控制，其使用控制线缆连接至变桨驱动器，通过按动操作盒上的按钮实现控制。优点为只需要给轮毂供电即可进行控制，缺点是便利性较差、安全性较差，如图1所示，图中包含手动操作盒接口1。
[0005](二)控制柜按钮控制。
[0006]控制柜按钮控制方式在手动操作盒的基础上，在机组的机舱内单独设置柜子，进行变桨系统的控制，通过柜子上设置的按钮实现控制。与手动操作盒控制方式相比，提高了安全性，但可维护性差，控制响应延迟高，且增加了硬件成本，如图2所示。
[0007](三)人机触摸屏控制。
[0008]人机触摸屏控制方式是采用CAN等通讯协议通过PLC与触摸屏连接，通过操作触摸屏来实现控制。与前两种控制方式相比，此种方式提高了安全性和可维护性，但增加了硬件成本，并受到触摸屏厂家的通讯协议等技术制约，如图3所示。
[0009]上述三种现有控制方法对于目前的风电机组变桨控制而言，均有一定的缺陷。其中，手动操作盒控制方式，在轮毂装配期和调试前期较为常见，多用于轮毂单独使用，在后期使用时非常繁琐；控制柜按钮控制方式，需要额外增加硬件，并会在运行期增加维护成本，使用时需要登塔至机舱，效率低且耗时长；人机触摸屏控制方式，控制响应延迟高，易受到触摸屏厂家的技术制约，并且硬件成本高，结合2022年的市场形势，每台风力发电机组的人机触摸屏硬件设备成本约7000元，并且容易受国内外供货市场不稳定及疫情后续的影响，造成断供风险且成本逐年上升。
[0010]总之，现有技术中，风电机组的变桨系统采用手动控制方式时存在便利性差、可维护性差、安全性较低的问题，而且上述各问题不能兼顾。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种风力发电机组手动变桨控制方法及系统，用以解决现有技术中风电机组的变桨系统采用手动控制方式时存在便利性、和安全性性差的问题；本
专利技术还提供一种风力发电机组手动变桨控制系统，用于解决现有技术中风电机组的变桨系统采用手动控制方式时成本高、便利性差、可维护性差和安全性差的问题。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术所提供的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：
[0013]本专利技术的一种风力发电机组手动变桨控制方法，包括以下步骤：
[0014]1)该方法包括变桨微动控制和变桨开桨控制，启动手动变桨强制使能功能；
[0015]2)依据需求，若选择变桨微动控制，则控制叶片桨距角开桨至第二桨距角θ
Micro
，其中，θ
Micro
∈[70
°
，75
°
]；若继续选择变桨开桨控制，则控制叶片桨距角开桨至[θ
Micro
，θ
Work
]范围内任一角度，其中，θ
Work
为第一桨距角，θ
Work
∈[
‑4°
，0
°
]。
[0016]上述技术方案的有益效果为：首先，本专利技术添加了微动控制功能，在微动控制功能下，风机调试、维护人员可以满足大多数手动变桨需求，比如测试叶片桨距角平衡性、测试变桨系统通讯、维护轮毂变桨系统(齿面等)、调整风轮锁孔位对正等，大大提高了调试和维护的可靠性和处理效率，也减少了原本不分类控制而可能导致的安全隐患。其次，本专利技术操作简单、安全，非常便利。
[0017]进一步地，该方法还包括变桨收桨控制，若选择变桨收桨控制，则控制叶片桨距角收桨至设定收桨桨距角，设定收桨桨距角为[θ
Micro
，θ
Work
]范围内任一角度或者第三桨距角θ
Feather
，θ
Feather
∈[90
°
，94
°
]。
[0018]进一步地，为了提高便利性，该方法还包括独立变桨控制，选择三只叶片中的任一只叶片，独立控制对应的一只叶片的桨距角开桨至第二桨距角θ
Micro
或者第一桨距角θ
Work
；在选择变桨收桨时选择三只叶片中的任一只叶片，独立控制对应的一只叶片的桨距角收桨至第三桨距角θ
Feather
。
[0019]进一步地，为了确保机组安全性，该方法还包括变桨停机控制，若在手动变桨控制过程中任一桨距角选择变桨停机控制，则控制叶片桨距角收桨至第三桨距角θ
Feather
。
[0020]进一步地，为了提高安全性，该方法在选择变桨停机控制和变桨微动控制后还需要二次确认选择对应的控制。
[0021]进一步地，为了提高安全性，该方法还包括速度保护和/或转向保护，速度保护包括以下第一项至第三项中的至少一项：
[0022]第一项为：变桨收桨控制过程中设定收桨速度为第二设定速度V
Feather
，V
Feather
∈[0
°
/s，1
°
/s]；
[0023]第二项为：变桨微动控制和/或变桨开桨控制过程中设定开桨速度为第一设定速度V
Work
，V
Work
∈[
‑1°
/s，0
°
/s]；
[0024]第三项为：变桨停机控制过程中设定收桨速度为第三设定速度V
AutoFeather
，V
AutoFeather
∈[0
°
/s，3
°
/s]；
[0025]转向保护包括：检测桨距角增量与变桨速度给定符号，若两者不一致，则控制叶片桨距角以第三设定速度V
AutoFeather
收桨至第三桨距角θ
Feather
。
[0026]本专利技术又提供一种风力发电机组手动变桨控制系统，该系统包括处理器，所述处理器用于执行计算机指令，以实现如本专利技术的一种风力发电机组手动变桨控制方法。
[0027]上述技术方案的有益效果为：首先，本系统添加了微动控制功能，在微动控制功能下，风机调试、维护人员可以满足大多数手动变桨需求，比如测试叶片桨距角平衡性、测试
变桨系统通讯、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组手动变桨控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)该方法包括变桨微动控制和变桨开桨控制，启动手动变桨强制使能功能；2)依据需求，若选择变桨微动控制，则控制叶片桨距角开桨至第二桨距角θ
Micro
，其中，θ
Micro
∈[70
°
，75
°
]；若继续选择变桨开桨控制，则控制叶片桨距角开桨至[θ
Micro
，θ
Work
]范围内任一角度，其中，θ
Work
为第一桨距角，θ
Work
∈[
‑4°
，0
°
]。2.根据权利要求1所述的风力发电机组手动变桨控制方法，其特征在于：该方法还包括变桨收桨控制，若选择变桨收桨控制，则控制叶片桨距角收桨至设定收桨桨距角，设定收桨桨距角为[θ
Micro
，θ
Work
]范围内任一角度或者第三桨距角θ
Feather
，θ
Feather
∈[90
°
，94
°
]。3.根据权利要求2所述的风力发电机组手动变桨控制方法，其特征在于：该方法还包括独立变桨控制，选择三只叶片中的任一只叶片，独立控制对应的一只叶片的桨距角开桨至第二桨距角θ
Micro
或者第一桨距角θ
Work
；在选择变桨收桨时选择三只叶片中的任一只叶片，独立控制对应的一只叶片的桨距角收桨至第三桨距角θ
Feather
。4.根据权利要求1至3任一项所述的风力发电机组手动变桨控制方法，其特征在于：该方法还包括变桨停机控制，若在手动变桨控制过程中任一桨距角选择变桨停机控制，则控制叶片桨距角收桨至第三桨距角θ
Feather
。5.根据权利要求4所述的风力发电机组手...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜昊龙，王朝东，宋堃，刘心社，郑志帅，庞洋，
申请(专利权)人：国网冀北张家口风光储输新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：