一种风电机组变桨系统控制方法技术方案

本发明专利技术涉及风电机组技术领域，具体为一种风电机组变桨系统控制方法，包括以下步骤：步骤一、确定所述变桨系统的多个状态机模式，所述状态机模式包括：待机模式、正常工作模式、紧急闭环模式以及紧急开环模式。该风电机组变桨系统控制方法，本发明专利技术通过开展对集成式驱动板的研制，采用具有自主知识产权的国产化方案，完成产品的测试、替换工作，减少对进口备件的依赖，采用专用电机控制芯片，运算速度更快、指令更丰富、性能更好，采用自然散热的方式，提高产品可靠性，虽然产品容量更高、额定功率变大，通过对电机性能的摸索，需要提高电机响应特性，提升驱动器的速度环、电流环跟踪性能，为变桨系统快速响应、动态性能优化等提供保障。动态性能优化等提供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组变桨系统控制方法


[0001]本专利技术涉及风电机组
，具体为一种风电机组变桨系统控制方法。

技术介绍

[0002]变桨系统核心器件，特别是变桨驱动器老化、损坏情况频发，从而导致变桨系统故障频发，变桨系统的不稳定，风机停机时间增多，发电效益降低，通过对该驱动器长期运行的跟踪检测，在获取大量的运行数据和故障件损坏情况统计的基础上，对变桨驱动器故障的原因进行了深入的研究。
[0003]确定了导致变桨驱动器故障的主要几个方面：1.驱动器使用的逆变桥型号较早，逆变模块冗余量有限，随着风机使用年限增加，机械磨损增多，变桨系统的负载日益增大，势必要求变桨系统输出功率增加，变桨驱动器的容量有限，输出能力受限，在大电流输出要求下，容易损坏。
[0004]2.原驱动器使用风扇散热，且散热风扇运行模式是一上电即运行，这种方式容易导致风扇损坏，且风扇本身属于耗件，在长期服役后存在堵转、过载等情况，风扇损坏，驱动器功率部件散热能力降低，容易导致过载、过流甚至直通等故障。
[0005]3.原驱动器软件性能上，系统响应特性、跟踪性能随着时间推移有所降低，难以适应变桨系统频繁大力矩启动的工况，若跟踪性能不佳，容易导致变桨系统响应性降低、桨叶桨角不一致等故障发生，当前该型驱动器在国外已停产，国内代理商供货周期时间长，供货价格高，不提供单独备件。
[0006]基于此，开展对该驱动器软、硬件设备研究、优化、提升以及国产化替代工作非常有必要。
[0007]
技术实现思路

[0008]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种风电机组变桨系统控制方法，具备加大散热面积，提高散热效率，实现大功率产品可靠散热等优点，解决了原驱动器使用风扇散热，且散热风扇运行模式是一上电即运行，这种方式容易导致风扇损坏，且风扇本身属于耗件，在长期服役后存在堵转、过载等情况的问题。
[0009]（二）技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种风电机组变桨系统控制方法，包括以下步骤：步骤一、确定所述变桨系统的多个状态机模式，所述状态机模式包括：待机模式、正常工作模式、紧急闭环模式以及紧急开环模式；步骤二、当所述变桨系统处于任一所述状态机模式下，判断所述变桨系统是否满足状态模式切换条件，若满足，则控制不同所述状态机模式进行切换；
步骤三、当所述前一桨叶转动的角度值小于所述接近开关所在角度时，根据前一桨叶转动的角度值计算得出到达接近开关所在角度和预设停止位置所需的时间t1、t2；步骤四、实时检测所述接近开关的上升沿信号，并记录收桨过程的时间t3，若未检测到所述接近开关的上升沿信号，按照恒定速度收桨方式收桨至上升沿信号触发，再按照预先设定的曲线中信号触发之后的部分控制收桨至收桨过程结束，如果收桨过程的时间t3大于计算得出的到达接近开关所在角度所需时间t1一定值时；步骤五、所述接近开关的上升沿信号依旧未触发，则按照计算所得安全停机所需时间、桨叶转动速度及预设停止位置规划收桨曲线；步骤六、当所述前一桨叶转动的角度值等于所述接近开关所在角度时，所述接近开关的上升沿信号未触发，按照计算所得安全停机所需时间、桨叶转动速度及预设停止位置规划收桨曲线；步骤七、当所述前一桨叶转动的角度值大于所述接近开关所在角度时按照计算所得安全停机所需时间、桨叶转动速度及预设停止位置规划收桨曲线。
[0010]优选的，若所述变桨系统处于所述待机模式、所述正常工作模式、所述紧急闭环模式或所述紧急开环模式时，若所述变桨系统接入所述手操盒，则切换至手动操作模式。
[0011]优选的，当所述桨叶转动的角度值大于所述第二预设角度α2并小于接近开关所在的角度时，控制所述桨叶按第三预设转动速度n3转动直至检测到接近开关的上升沿信号，之后以加速度a1减速收桨至所述预设停止位置。
[0012]优选的，获取所述风机变桨系统当前的桨距角、当前的桨距角测量值、当前的主传动轴转矩、当前的发电机转子实际转速以及当前的发电机转速测量值。
[0013]优选的，根据当前的桨距角测量值、当前的主传动轴转矩、当前的发电机转子实际转速以及当前的发电机转速测量值以及所述训练后的卷积神经网络确定当前预测的桨距角。
[0014]优选的，根据所述当前预测的桨距角与所述当前的桨距角确定所述风机变桨系统的故障诊断结果，所述故障诊断结果包括：发生故障或未发生故障。
[0015]优选的，接收到风机主控发送的变桨电机制动扭矩检验使能信号时，变桨驱动器切换至制动器检验模式，执行变桨电机制动扭矩检验逻辑；否则变桨驱动器处于位置运行模式，不执行变桨电机制动扭矩检验逻辑。
[0016]优选的，所述变桨电机包括电机本体、电机制动器和旋转变压器，电机本体、电机制动器和旋转变压器分别通过电机动力电缆、电机旋变电缆、电机制动器电缆与变桨驱动器进行连接，所述旋转变压器用于反馈变桨电机转速并计算得到桨叶角度。
[0017]一种风电机组变桨系统，其特征在于，包括变桨电机、功率板、控制板和驱动器。
[0018]优选的，所述驱动器在电机堵转的情况下电流、转速、及母线电压的波形图，电机堵转，转速为零，无突变，电流迅速增大到二倍过载，在保持一定时间堵转情况还不消失的情况下又切换到满载，整个过程无尖刺，波形无杂乱现象，驱动器母线电压在堵转过程无跳变。
[0019]（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种风电机组变桨系统控制方法，具备以下有益效果：
该风电机组变桨系统控制方法，本专利技术通过开展对集成式驱动板的研制，采用具有自主知识产权的国产化方案，完成产品的测试、替换工作，减少对进口备件的依赖，采用专用电机控制芯片，运算速度更快、指令更丰富、性能更好，采用自然散热的方式，提高产品可靠性，虽然产品容量更高、额定功率变大，但为了提高产品运行稳定性，摈弃了风扇散热的方式，通过加大散热面积，提高散热效率，实现大功率产品可靠散热，通过对电机性能的摸索，需要提高电机响应特性，提升驱动器的速度环、电流环跟踪性能，为变桨系统快速响应、动态性能优化等提供保障。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例一：一种风电机组变桨系统控制方法，包括以下步骤：步骤一、确定变桨系统的多个状态机模式，状态机模式包括：待机模式、正常工作模式、紧急闭环模式以及紧急开环模式；步骤二、当变桨系统处于任一状态机模式下，判断变桨系统是否满足状态模式切换条件，若满足，则控制不同状态机模式进行切换；步骤三、当前一桨叶转动的角度值小于接近开关所在角度时，根据前一桨叶转动的角度值计算得出到达接近开关所在角度和预设停止位置所需的时间t1、t2；步骤四、实时检测接近开关的上升沿信号，并记录收桨过程的时间t3，若未检测到接近开关的上升沿信号，按照恒定速度收桨方式收桨至上升沿信号触发，再按照预先设定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组变桨系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、确定所述变桨系统的多个状态机模式，所述状态机模式包括：待机模式、正常工作模式、紧急闭环模式以及紧急开环模式；步骤二、当所述变桨系统处于任一所述状态机模式下，判断所述变桨系统是否满足状态模式切换条件，若满足，则控制不同所述状态机模式进行切换；步骤三、当所述前一桨叶转动的角度值小于所述接近开关所在角度时，根据前一桨叶转动的角度值计算得出到达接近开关所在角度和预设停止位置所需的时间t1、t2；步骤四、实时检测所述接近开关的上升沿信号，并记录收桨过程的时间t3，若未检测到所述接近开关的上升沿信号，按照恒定速度收桨方式收桨至上升沿信号触发，再按照预先设定的曲线中信号触发之后的部分控制收桨至收桨过程结束，如果收桨过程的时间t3大于计算得出的到达接近开关所在角度所需时间t1一定值时；步骤五、所述接近开关的上升沿信号依旧未触发，则按照计算所得安全停机所需时间、桨叶转动速度及预设停止位置规划收桨曲线；步骤六、当所述前一桨叶转动的角度值等于所述接近开关所在角度时，所述接近开关的上升沿信号未触发，按照计算所得安全停机所需时间、桨叶转动速度及预设停止位置规划收桨曲线；步骤七、当所述前一桨叶转动的角度值大于所述接近开关所在角度时按照计算所得安全停机所需时间、桨叶转动速度及预设停止位置规划收桨曲线。2.根据权利要求1所述的一种风电机组变桨系统控制方法，其特征在于，若所述变桨系统处于所述待机模式、所述正常工作模式、所述紧急闭环模式或所述紧急开环模式时，若所述变桨系统接入所述手操盒，则切换至手动操作模式。3.根据权利要求1所述的一种风电机组变桨系统控制方法，其特征在于，当所述桨叶转动的角度值大于所述第二预设角度α2并小于接近开关所在的角度时，控制所述桨叶按第三预设转动速度n3转动直至检测到接近开关的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李顺民，张军，
申请(专利权)人：华能威海发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：