CN112253386A - 风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置 - Google Patents

风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112253386A
CN112253386A CN202011103421.9A CN202011103421A CN112253386A CN 112253386 A CN112253386 A CN 112253386A CN 202011103421 A CN202011103421 A CN 202011103421A CN 112253386 A CN112253386 A CN 112253386A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
pitch
wind power
variable
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011103421.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112253386B (zh
Inventor
强威威
杨正军
郝小会
杨立平
杨灏
刘玥
段明潇
郝伟伟
解新华
张鹏飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaneng Jiuquan Wind Power Co Ltd
Original Assignee
Huaneng Jiuquan Wind Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaneng Jiuquan Wind Power Co Ltd filed Critical Huaneng Jiuquan Wind Power Co Ltd
Priority to CN202011103421.9A priority Critical patent/CN112253386B/zh
Publication of CN112253386A publication Critical patent/CN112253386A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112253386B publication Critical patent/CN112253386B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/304Spool rotational speed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种风力发电设备、叶片自变桨控制方法、叶片自变桨控制***和叶片自变桨控制装置,叶片自变桨控制方法包括:获取风机的叶片在风力作用下转动时的角度变化信息;根据所述角度变化信息控制所述风机上的变桨抱闸开闭,以使所述叶片转至预设安全位置。上述叶片自变桨控制方法通过叶片在纯风力作用下转动以降低风轮转速,并根据叶片角度变化趋势的信息,控制风机上的变桨抱闸的投入/退出,从而可以有效地实现在叶片无法回桨时,通过风力对叶片回桨操作进行控制,可以有效地解决现有技术中存在的在叶片无法进行正常的回桨时,可能使风力发电机的转速无法下降,以致引发风力发电机超速甚至发生飞车的问题。

Description

风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域,特别涉及一种风力发电设备、叶片自变桨控制方法、叶片自变桨控制***和叶片自变桨控制装置。
背景技术
现有技术中,解决大型风电机组超速飞车的方式主要包括两种:一、“安全链”方式:“安全链”是保护风电机组最重要的安全***,是独立于机组控制***的最后一级保护,其采用反逻辑设计,将所有导致机组事故的故障点串联起来,形成回路,一旦某一点动作,将触发紧急停机,保证机组安全;“安全链”中设有发电机超速、齿轮箱超速、风轮超速等超速节点,这些节点能够保证风电机组不发生飞车事故,当其中一个超速信号触发时,风电机组的偏航、变频、主控等***会处于闭锁状态,后备电源强制变桨,以使叶片回到安全位置,并当转速下降至安全转速范围内时,液压制动***投入,风机紧急停机。然而,当控制***失效、“安全链”拒动,或,叶片卡死、后备电源失效时,则无法回桨,以致造成飞车。二、“偏航侧对风”方式:当“安全链”处于闭合状态,风机的液压、偏航***功能未被闭锁,可在控制程序中设置自动±90°对风,及侧对风,当“安全链”处于断开状态,风机的液压、偏航***功能被闭锁,通过设计单独控制液压、偏航***的回路,在异常情况下可以自动手动偏航,实现自动/手动±90°对风,降低风轮转速,使机组安全停机。然而,“偏航侧对风”是在“安全链”方式失效下,采取解决飞车的应对措施,需给偏航控制相关回路提供第二套控制***或设计第二套控制回路来实现,且由于在风电机组处于超速的极端状态下,叶轮吸收来自风向巨大的风能,固定机舱的液压卡钳与制动盘在风向的正上或正下方向上产生很大的力矩,因此,偏航存在偏航电机过载无法动作的可能。
因此,如何避免由于风力发电机的叶片无法进行正常回桨操作而导致发生飞车危险,是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力发电设备、叶片自变桨控制方法、叶片自变桨控制***和叶片自变桨控制装置,能够使叶片在风力作用下转动,以降低风轮转速,同时通过间歇性的制动,实现机组安全停机。
为实现上述目的,本发明提供一种叶片自变桨控制方法,包括:
获取风机的叶片在风力作用下转动时的角度变化信息;
根据所述角度变化信息控制所述风机上的变桨抱闸开闭,以使所述叶片转至预设安全位置。
可选地,所述获取风机的叶片在风力作用下转动时的角度变化信息的步骤,包括:
获取所述叶片在风力作用下转动时的桨距角参数组;
根据所述桨距角参数组确定所述叶片角度变化的单调性。
可选地,所述根据所述角度变化信息控制所述风机上的变桨抱闸开闭,以使所述叶片转至预设安全位置的步骤,包括:
若所述叶片的角度变化为非单调变化,则控制所述变桨抱闸闭合,并在预设时间后控制所述变桨抱闸打开,以供所述叶片在风力作用下转至所述预设安全位置。
可选地,所述获取风机的叶片在风力作用下转动时的角度变化信息的步骤之前,包括:
在检测到所述风机的风轮超速且所述叶片未执行紧急回桨动作时,控制所述风机上的变桨电机关闭及所述变桨抱闸打开,以供所述叶片在风力作用下转动。
可选地,所述预设安全位置具体为所述叶片的桨距角为90°的位置。
本发明还提供一种叶片自变桨控制***,包括:
获取模块,用以获取风机的叶片在风力作用下转动时的角度变化信息;
控制模块,用以根据所述角度变化信息控制所述风机上的变桨抱闸开闭,以使所述叶片转至预设安全位置。
可选地,所述获取模块包括:
桨距角获取单元,用于获取所述叶片在风力作用下转动时的桨距角参数组;
确定单元,用于根据所述桨距角参数组确定所述叶片角度变化的单调性。
可选地,所述控制模块,具体用于:
若所述叶片的角度变化为非单调变化,则控制所述变桨抱闸闭合,并在预设时间后控制所述变桨抱闸打开,以供所述叶片在风力作用下转至所述预设安全位置。
本发明还提供一种叶片自变桨控制装置,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现上述所述的叶片自变桨控制方法的步骤。
本发明还提供一种风力发电设备,包括上述的叶片自变桨控制装置。
相对于上述背景技术,本发明实施例所提供的叶片自变桨控制方法,包括:获取风机的叶片在风力作用下转动时的角度变化信息,根据角度变化信息控制风机上的变桨抱闸开闭,以使叶片转至预设安全位置。可以看出,通过叶片在纯风力作用下的自由转动,其角度变化能够减少叶片的升力,从而降低风轮的转速,同时,根据叶片角度变化信息,控制变桨抱闸的开闭,这样即可通过间歇性的机械制动以使叶片转至预设安全位置,进而实现机组的安全停机。显然地,上述叶片自变桨控制方法通过叶片在纯风力作用下转动以降低风轮转速,并根据叶片角度变化趋势的信息,控制风机上的变桨抱闸的投入/退出,从而可以有效地实现在叶片无法回桨时,通过风力对叶片回桨操作进行控制,可以有效地解决现有技术中存在的在叶片无法进行正常的回桨时,可能使风力发电机的转速无法下降,以致引发风力发电机超速甚至发生飞车的问题,有利于保证风力发电机运行的安全性。
本发明还提供一种叶片自变桨控制***、叶片自变桨控制装置和风力发电设备,有益效果如上述,此处将不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的叶片自变桨控制方法的流程图;
图2为本发明实施例所提供的风机叶片的运动受力分析图;
图3为本发明实施例所提供的叶片自变桨控制***的结构框图;
图4为本发明实施例所提供的电气原理图;
图5为本发明实施例所提供的叶片自变桨控制***中叶片的装配结构示意图。
其中:
1-获取模块、2-控制模块、
101-叶片、102-变桨轴承、103-轮毂、104-变桨电机、105-自变桨控制器、106-撞块装置、107-限位开关装置、
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图5,图1为本发明实施例所提供的叶片自变桨控制方法的流程图;图2为本发明实施例所提供的风机叶片的运动受力分析图;图3为本发明实施例所提供的叶片自变桨控制***的结构框图;图4为本发明实施例所提供的电气原理图;图5为本发明实施例所提供的叶片自变桨控制***中叶片的装配结构示意图。
本发明实施例所提供的叶片自变桨控制方法,如说明书附图1所示,包括:
S1、获取风机的叶片101在风力作用下转动时的角度变化信息;
S2、根据角度变化信息控制风机上的变桨抱闸开闭,以使叶片101转至预设安全位置。
针对步骤S1,通过叶片101(即桨叶)在风力作用下的自由转动,叶片101角度变化能够减少叶片101的升力,从而降低风轮的转速。通常来说,所谓叶片101在风力作用下转动是指:叶片101不受任何控制力的作用,仅在自然风力的作用下转动。
叶片101的角度是指叶片101的桨距角,桨距角(Pitch Angle),也称节距角;桨距角是指风机叶片101与风轮平面夹角;风力发电机采用变桨距控制,通过调整叶片101迎风角度,来进行功率调整的方式,风力发电机调节桨距角的目的主要是:
一、启动状态,在风力的作用下,获得比较大的启动扭矩,驱动风力发电机的叶轮旋转;
二、调整功率输出,在额定风速以下时,获取最佳叶尖速比,风能利用率最大化,在额定风速以上时,使功率平稳,保护机械和电路***,同时可以降低载荷;
三、回桨状态,在回桨时实现气动刹车,使叶轮的转速快速降低,避免机组超速而造成的飞车事故。
针对步骤S2,根据叶片101桨距角变化的情况,控制变桨抱闸的开闭,这样即可通过间歇性的机械制动以使叶片101转至预设安全位置,进而实现机组的安全停机。
也就是说,上述叶片自变桨控制方法通过叶片101在纯风力作用下转动以降低风轮转速,并根据叶片101角度变化趋势的信息,控制风机上的变桨抱闸的投入/退出,从而可以有效地实现在叶片101无法回桨时,通过风力对叶片101回桨操作进行控制,可以有效地解决现有技术中存在的在叶片101无法进行正常的回桨时,可能使风力发电机的转速无法下降,以致引发风力发电机超速甚至发生飞车的问题。
该叶片自变桨控制方法可用于在风电机组控制***失效、“安全链”拒动或变桨后备电源失效的情况下,有利于保证风力发电机运行的安全性。
由于升力型水平轴风电机组主要利用叶片101翼型在垂直于气流方向上的气动升力,使风轮旋转,将风轮叶片101沿展向划分为许多个微段,这些微段称为叶素;假设每个叶素上的流动相互之间没有干扰,将叶素看成是二维翼型,对每个叶素的力和力矩求和(或积分)以求得单个叶片101上的力和力矩。整个风轮的受力由单个叶片101上的力乘以叶片101数求得。叶素动力分析参考说明书附图2。
将每个叶素的速度分解为垂直于风轮旋转平面的分速度Vx0和平行于风轮旋转平面的分速度Vy0,速度三角形和空气动力分量如图2所示,图中φ角为入流角,β为叶片101在叶素处的几何扭角。
根据动量理论,当考虑风轮后尾流旋转时,有:
Figure BDA0002726158180000061
则叶素处的气流合成速度V0为:
Figure BDA0002726158180000062
叶素处的入流角φ和迎角α分别为
Figure BDA0002726158180000063
α=φ-β (4)
求出迎角α后,可根据翼型空气动力特性曲线得到相应的升力系数Cl和阻力系数Cd
合成气流速度V0引起的作用在长度为dr叶素上的空气动力可分解为法向力dFn和切向力dFt,dFn和dFt分别为
Figure BDA0002726158180000071
式中,ρ—空气密度;c—叶素剖面弦长;Cn,Ct—分别表示法向力系数和切向力系数,即:
Figure BDA0002726158180000072
这时,作用在风轮平面dr圆环上的轴向力(推力)和转矩可分别表示为
Figure BDA0002726158180000073
Figure BDA0002726158180000074
式中,B为风轮叶片101数。
因此,可以利用式(7)和(8)求得作用在风轮上的转矩和轴向力。
综上可知:作用在风轮上的轴向力,可以实现叶片101在不受电机驱动扭力和电磁制动力的情况下,前缘向受力方向的转动;同时因sinφ-cosφ在[0,90°]范围内为单调递增函数,因此随着入流角φ的减小,作用在风轮上的转矩减小,风轮转速会快速下降。
因此,在获取风机的叶片101在风力作用下转动时的角度变化信息的步骤之前,包括:
在检测到风机的风轮超速且叶片101未执行紧急回桨动作时,控制风机上的变桨电机104关闭及变桨抱闸打开,以供叶片101在风力作用下转动。具体地:
第一步,获取风轮转速信号,并检测风轮是否超速(>16rpm),当风轮速度>16rpm时,执行第二步;
第二步,获取风机主控安全链紧停信号,并检测叶片101是否执行紧急回桨动作,当叶片101未执行紧急回桨动作时,则获取控制信号,以控制变桨电机104电源主回路断开和变桨抱闸松开,这样叶片101在风力作用下,开始自由变桨。
需要说明的是,风轮转速信号可由风轮转速编码器将转速信号直接传入叶片自变桨控制***的模拟量接口;主控输出的“安全链紧停信号”通过接线接入叶片自变桨控制***的数字量接口。
通常来说,叶片101无法回桨的情况一般分两种:
一种是电气***问题导致,风机在风轮超速的情况下,风机安全链断开或者未断开,叶片101没有执行紧急回桨,此时,紧急回桨判定通过变桨电机104尾部的编码器角度变化获取,该角度值通过接线接入叶片自变桨控制***的模拟量接口,当角度以9°/s的速度向桨叶安全位置转动时,则判定为叶片101已执行紧急回桨指令;或者,叶片101已执行紧急回桨,但叶片101没有回桨到预先设置的安全位置处,安全位置的判定同样通过变桨电机104尾部的编码器角度确定,当检测到角度回到90°位置时,确定为已到达安全位置;为了克服现有技术中存在的问题,则可以获取变桨电机104尾部编码器角度值,通过计算,输出相应控制指令,实现回桨操作。
另一种为机械***问题导致,是指变桨轴承102、变桨减速箱卡死,变桨齿轮卡死,目前行业内主流机组均采用三叶片101独立变桨,多只叶片101同时出现机械故障的概率极低,当其中一只叶片101执行原控制***回桨指令,则可以降低风轮转速,避免飞车事故;或者三只叶片101均出现上述电气***问题,则可以获取变桨电机104尾部编码器角度值,通过计算,输出相应控制指令,实现回桨操作。
针对步骤S1,即获取风机的叶片101在风力作用下转动时的角度变化信息的步骤,具体包括:
获取叶片101在风力作用下转动时的桨距角参数组;
根据桨距角参数组确定叶片101角度变化的单调性。
叶片101桨距角的获取可以通过安装于变桨电机104尾部的编码器直接传至叶片自变桨控制***的模拟量接口,通过对输入的桨距角参数组进行计算,可以确定叶片101角度变化的单调性。
针对步骤S2,根据角度变化信息控制风机上的变桨抱闸开闭,以使叶片101转至预设安全位置的步骤,包括:
当叶片101角度单调变化时,则控制变桨抱闸打开,以使叶片101在风力作用下,继续自由变桨;当叶片101角度非单调变化时,则控制变桨抱闸闭合,叶片101立即停止变桨,并在预设时间(可以理解为延时预设时间,比如3s)后,退出变桨抱闸,再次开始自由变桨。如此循环控制,使叶片101受风力作用逐步减小,从而有效降低风力发电机组转速。
需要说明的是,在获取叶片101在风力作用下转动时的桨距角参数组后,取每次开始自变桨时的叶片101角度为θ1,变桨抱闸松开后,叶片101角度的瞬时值为θ2,通过实时计算θ21的值,当270°<θ2<360°,θ21为负值,则叶片101角度为单调变化,且叶片101角度单调递减;当0°<θ2<90°时,θ21为正值,则叶片101角度为单调变化,且叶片101角度单调递增。
在叶片101角度变化过程中,叶片101角度被实时监测,当叶片101角度回到设定的安全位置时,控制变桨抱闸投入,风机停机;当叶片101角度未回到设定的安全位置时,继续执行根据角度变化信息控制风机上的变桨抱闸开闭的步骤,直到叶片101回到安全位置,风机停机。如此循环控制,直至叶片101达到预设安全位置,从而可以有效地避免在风力的作用下,会使风力发电机的转速无法下降,引发风电机组发生飞车事故。
需要说明的是,当叶片101角度为90°时,叶片101受风力作用趋近于0,***自动判定为安全位置,或,当叶片101角度为270°时,叶片101受风力作用趋近于0,***自动判定为安全位置。
本发明所提供的一种叶片自变桨控制***,如说明书附图3所示,包括:
获取模块1,用以获取风机的叶片101在风力作用下转动时的角度变化信息;
控制模块2,用以根据角度变化信息控制风机上的变桨抱闸开闭,以使叶片101转至预设安全位置。
进一步的,获取模块1包括:
桨距角获取单元,用于获取叶片101在风力作用下转动时的桨距角参数组;
确定单元,用于根据桨距角参数组确定叶片101角度变化的单调性。
更进一步地,控制模块2具体用于:
若叶片101的角度变化为非单调变化,则控制变桨抱闸闭合,并在预设时间后控制变桨抱闸打开,以供叶片101在风力作用下转至预设安全位置。
当然,根据实际需要,上述叶片自变桨控制***具体可以设置为PLC控制***,当控制***控制变桨电机104主回路控制电源自动断开和变桨抱闸打开时,可实现叶片101在不受任何控制力的作用下,自由转动,降低转速;当卡桨消除或变桨控制***恢复正常时,控制权交给变桨***,由变桨***根据程序设定,执行回桨指令,最终实现安全停机。
也就是说,叶片自变桨控制***与主控及变桨***建立通讯,当主控、变桨***恢复正常时,叶片自变桨控制***的控制程序终止,变桨控制权限交给主控及变桨***,变桨按主控及变桨***设定的程序运行。
当然,根据实际需要,上述获取模块1具体包括安装于变桨电机104尾部的编码器,控制模块2具体包括自变桨控制器105,控制***还设有与自变桨控制器105连接的自变桨控制电路,以使叶片101不受变桨电机104扭力和变桨抱闸制动力,并在风力作用下自由转动。
叶片自变桨控制***的电气连接原理图如说明书附图4所示,包括:用于控制变桨抱闸投入/退出的继电器7K1和用于控制变桨电机104开闭的电源主接触器7K3。
其中,继电器7K1线圈的A1口通过变桨***前序控制回路与+DC24V电源连接,A2口通过触点线路与-DC24V相连接;同时,继电器7K1线圈的A1口通过第一继电器K1的一组常开触点K11与+DC24V电源连接,形成控制旁路;第一继电器K1线圈A1口输入端与自变桨控制器105相连接,A2口与-DC24V电源相连。
电源主接触器7K3线圈A1口通过第二继电器K2的一组常闭触点K21与变桨前序控制回路相连接,A2口通过触点线路与-DC24V相连接;第二继电器K2线圈A1口输入端与自变桨控制器105相连接,A2口与-DC24V电源相连。
触点线路包括:第一继电器K1的一组常开节点(13,14)并入变桨电机104抱闸控制回路,第二继电器K2一组常闭节点(21,22)串入变桨电机104主接触器控制回路。
这样一来,当风机风轮转速超过16mrp时,即可判断风机超速,风机紧急停机,并控制叶片101紧急回桨,此时,自变桨控制***开始运行,检测叶片101角度和风轮转速,若叶片101未回桨,风轮转速持续上升,自变桨控制***的控制程序启动,自变桨控制器105的4号和5号口输出+24V电源,控制第一继电器K1和第二继电器K2动作,即第一继电器K1常开辅助触点K11闭合,控制继电器7K1动作,变桨抱闸打开,常闭辅助触点K21断开,电源主接触器7K3失电,控制变桨电机104失电,叶片101在风力作用下,开始自由变桨。自变桨控制器105实时监测叶片101角度变化,当叶片101角度单调变化时,叶片101在风力作用下,继续自由变桨;当叶片101角度非单调变化,自变桨控制器105的5号口停止输出+24V电源,控制第一继电器K1失电,其常开辅助触点K11断开,变桨抱闸闭合,叶片101停止变桨,延时3s后,自变桨控制器105的5号口继续输出+24V电源,控制第一继电器K1得电动作,其常开辅助触点K11闭合,变桨抱闸打开,再次开始自由变桨,如此循环控制,直至叶片101角度为90°或270°。当***判定叶片101已到安全位置,自变桨控制器105的4号和5号口停止输出+24V电源,控制第一继电器K1和第二继电器K2失电,其常开辅助触点K11断开,常闭辅助触点K21闭合,自变桨程序终止,变桨控制权限交给主控及变桨***,变桨按主控及变桨***设定程序运行。
在上述基础上,如说明书附图5所示,叶片自变桨控制***还包括变桨轴承102、轮毂103、变桨电机104;其中,变桨轴承102安装于轮毂103上,叶片101通过其自带螺栓安装于变桨轴承102上,并随变桨轴承102同步转动;自变桨控制器105用于控制变桨电机104转动;变桨电机104安装有配套的减速机,通过叶根齿轮与变桨轴承102啮合,驱动叶片101转动,变桨电机104尾部的编码器于检测叶片的变桨角度;撞块装置106和限位开关装置107用于检测叶片101是否处于安全位置(即90°或270°位置),或开桨位置(即0°位置)。另外两个叶片的结构与叶片101完全一致,此处不再重复描述。
本发明所提供的一种叶片自变桨控制装置,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现上述的叶片自变桨控制方法的步骤。
本发明所提供的一种风力发电设备,包括上述具体实施例所描述的叶片自变桨控制装置;风力发电设备的其他部分可以参照现有技术,本文不再展开。
需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种叶片自变桨控制方法,其特征在于,包括:
获取风机的叶片(101)在风力作用下转动时的角度变化信息;
根据所述角度变化信息控制所述风机上的变桨抱闸开闭,以使所述叶片(101)转至预设安全位置。
2.如权利要求1所述的叶片自变桨控制方法,其特征在于,所述获取风机的叶片(101)在风力作用下转动时的角度变化信息的步骤,包括:
获取所述叶片(101)在风力作用下转动时的桨距角参数组;
根据所述桨距角参数组确定所述叶片(101)角度变化的单调性。
3.如权利要求2所述的叶片自变桨控制方法,其特征在于,所述根据所述角度变化信息控制所述风机上的变桨抱闸开闭,以使所述叶片(101)转至预设安全位置的步骤,包括:
若所述叶片(101)的角度变化为非单调变化,则控制所述变桨抱闸闭合,并在预设时间后控制所述变桨抱闸打开,以供所述叶片(101)在风力作用下转至所述预设安全位置。
4.如权利要求1-3任意一项所述的叶片自变桨控制方法,其特征在于,所述获取风机的叶片(101)在风力作用下转动时的角度变化信息的步骤之前,包括:
在检测到所述风机的风轮超速且所述叶片(101)未执行紧急回桨动作时,控制所述风机上的变桨电机(104)关闭及所述变桨抱闸打开,以供所述叶片(101)在风力作用下转动。
5.如权利要求4所述的叶片自变桨控制方法,其特征在于,所述预设安全位置具体为所述叶片(101)的桨距角为90°的位置。
6.一种叶片自变桨控制***,其特征在于,包括:
获取模块(1),用以获取风机的叶片(101)在风力作用下转动时的角度变化信息;
控制模块(2),用以根据所述角度变化信息控制所述风机上的变桨抱闸开闭,以使所述叶片(101)转至预设安全位置。
7.如权利要求6所述的叶片自变桨控制***,其特征在于,所述获取模块(1)包括:
桨距角获取单元,用于获取所述叶片(101)在风力作用下转动时的桨距角参数组;
确定单元,用于根据所述桨距角参数组确定所述叶片(101)角度变化的单调性。
8.如权利要求7所述的叶片自变桨控制***,其特征在于,所述控制模块(2),具体用于:
若所述叶片(101)的角度变化为非单调变化,则控制所述变桨抱闸闭合,并在预设时间后控制所述变桨抱闸打开,以供所述叶片(101)在风力作用下转至所述预设安全位置。
9.一种叶片自变桨控制装置,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的叶片自变桨控制方法的步骤。
10.一种风力发电设备,其特征在于,包括如权利要求9所述的叶片自变桨控制装置。
CN202011103421.9A 2020-10-15 2020-10-15 风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置 Active CN112253386B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011103421.9A CN112253386B (zh) 2020-10-15 2020-10-15 风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011103421.9A CN112253386B (zh) 2020-10-15 2020-10-15 风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112253386A true CN112253386A (zh) 2021-01-22
CN112253386B CN112253386B (zh) 2024-07-12

Family

ID=74242154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011103421.9A Active CN112253386B (zh) 2020-10-15 2020-10-15 风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112253386B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112922778A (zh) * 2021-03-17 2021-06-08 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种风电机组偏航优化方法、***、设备及存储介质
CN113062831A (zh) * 2021-04-12 2021-07-02 南通理工学院 一种新能源混合动力船舶用发电装置
CN113513448A (zh) * 2021-08-10 2021-10-19 天津明智润阳技术有限公司 一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法
CN113606085A (zh) * 2021-08-23 2021-11-05 哈电风能有限公司 基于变桨***失效状况的偏航控制方法、控制器及***
CN114384897A (zh) * 2022-01-13 2022-04-22 华能酒泉风电有限责任公司 一种变桨***测试***、方法、装置及可读存储介质

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070205603A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-06 Karl Appa Methods and devices for improving efficiency of wind turbines in low wind speed sites
US20090184519A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Jacob Johannes Nies Speed controlled pitch system
US20090304506A1 (en) * 2005-03-18 2009-12-10 Windtec Gmbh Method and device for braking the rotor of a wind energy plant
US20100209245A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Robert Migliori Gearless pitch control mechanism for starting, stopping and regulating the power output of wind turbines without the use of a brake
US20110266798A1 (en) * 2010-01-15 2011-11-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator and start-up method of the same
KR101350511B1 (ko) * 2012-09-14 2014-01-10 삼성중공업 주식회사 피치 시스템 및 이를 포함하는 풍력발전기
US20140241879A1 (en) * 2012-02-24 2014-08-28 Fritz Fahrner Method and Apparatus for Braking a Wind Turbine in Case of Emergency
KR101466104B1 (ko) * 2013-11-11 2014-11-27 삼성중공업 주식회사 풍력발전기의 피치 시스템 및 그 방법
CN104329223A (zh) * 2014-11-11 2015-02-04 沈阳华创风能有限公司 风力发电机组的变桨***
EP2963287A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-06 Hitachi Ltd. Wind turbine generator and method of adjusting blade pitch angle thereof
US20180100487A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Hitachi, Ltd. Wind Turbine System or Method of Controlling Wind Turbine System
CN108443063A (zh) * 2017-02-16 2018-08-24 北京金风科创风电设备有限公司 变桨***重力回桨控制方法及装置
CN108979955A (zh) * 2018-06-25 2018-12-11 浙江运达风电股份有限公司 一种交流变桨控制***休眠控制方法
US20190203692A1 (en) * 2016-08-17 2019-07-04 Vestas Wind Systems A/S Dynamic controlled wind turbine shutdown
CN110195684A (zh) * 2019-05-30 2019-09-03 沈阳工程学院 一种自发电的风电机组超速保护***及方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090304506A1 (en) * 2005-03-18 2009-12-10 Windtec Gmbh Method and device for braking the rotor of a wind energy plant
US20070205603A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-06 Karl Appa Methods and devices for improving efficiency of wind turbines in low wind speed sites
US20090184519A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Jacob Johannes Nies Speed controlled pitch system
US20100209245A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Robert Migliori Gearless pitch control mechanism for starting, stopping and regulating the power output of wind turbines without the use of a brake
US20110266798A1 (en) * 2010-01-15 2011-11-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator and start-up method of the same
US20140241879A1 (en) * 2012-02-24 2014-08-28 Fritz Fahrner Method and Apparatus for Braking a Wind Turbine in Case of Emergency
KR101350511B1 (ko) * 2012-09-14 2014-01-10 삼성중공업 주식회사 피치 시스템 및 이를 포함하는 풍력발전기
KR101466104B1 (ko) * 2013-11-11 2014-11-27 삼성중공업 주식회사 풍력발전기의 피치 시스템 및 그 방법
EP2963287A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-06 Hitachi Ltd. Wind turbine generator and method of adjusting blade pitch angle thereof
CN104329223A (zh) * 2014-11-11 2015-02-04 沈阳华创风能有限公司 风力发电机组的变桨***
US20190203692A1 (en) * 2016-08-17 2019-07-04 Vestas Wind Systems A/S Dynamic controlled wind turbine shutdown
US20180100487A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Hitachi, Ltd. Wind Turbine System or Method of Controlling Wind Turbine System
CN108443063A (zh) * 2017-02-16 2018-08-24 北京金风科创风电设备有限公司 变桨***重力回桨控制方法及装置
CN108979955A (zh) * 2018-06-25 2018-12-11 浙江运达风电股份有限公司 一种交流变桨控制***休眠控制方法
CN110195684A (zh) * 2019-05-30 2019-09-03 沈阳工程学院 一种自发电的风电机组超速保护***及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐学根;俞铠;: "离心式被动变桨距控制设计研究", 太阳能, no. 01, 28 January 2016 (2016-01-28) *
胡国强;: "风力发电机组变桨***的设计", 机电工程, no. 05, 20 May 2012 (2012-05-20) *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112922778A (zh) * 2021-03-17 2021-06-08 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种风电机组偏航优化方法、***、设备及存储介质
CN113062831A (zh) * 2021-04-12 2021-07-02 南通理工学院 一种新能源混合动力船舶用发电装置
CN113513448A (zh) * 2021-08-10 2021-10-19 天津明智润阳技术有限公司 一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法
CN113513448B (zh) * 2021-08-10 2024-02-20 天津明智润阳技术有限公司 一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法
CN113606085A (zh) * 2021-08-23 2021-11-05 哈电风能有限公司 基于变桨***失效状况的偏航控制方法、控制器及***
CN114384897A (zh) * 2022-01-13 2022-04-22 华能酒泉风电有限责任公司 一种变桨***测试***、方法、装置及可读存储介质
CN114384897B (zh) * 2022-01-13 2024-04-12 华能酒泉风电有限责任公司 一种变桨***测试***、方法、装置及可读存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN112253386B (zh) 2024-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112253386B (zh) 风力发电设备及其叶片自变桨控制方法、***和装置
US7445420B2 (en) Horizontal axis wind turbine and idling method of the same
EP2166224B1 (en) A method for stopping a wind turbine in two stages
CN102518557B (zh) 水平轴风车
CN110925137A (zh) 一种大型风电机组出现叶片卡死故障的停机顺桨方法
EP2003335B1 (en) Horizontal axis wind turbine
CN108443063B (zh) 变桨***重力回桨控制方法及装置
CN101189430B (zh) 水平轴风车
CN106545467B (zh) 一种风力发电机组变桨距***顺桨能量不足预警方法
US5599168A (en) Wind turbine adaptable to wind direction and velocity
CN106762415B (zh) 一种降低风力发电机组叶轮不平衡极限载荷的方法
CN102472248A (zh) 用于避免共因关机的风力发电场控制器
CN106469239B (zh) 风力发电机组变桨电机的扭矩确定方法、选型方法及装置
CN109751187B (zh) 一种风力发电机组基于机舱加速度的变速率顺桨停机方法
CN102828909A (zh) 风电机组叶片收桨失效时的安全保护方法、装置及***
US20190113021A1 (en) System and method for mitigating blade run-away loads in the event of a pitch system failure
WO2014028581A2 (en) Wind turbine with actuating tail and method of operation
CN102128133A (zh) 兆瓦级风力发电机组变桨控制装置
EP2963286A1 (en) Windturbine and method for stopping the same
CN111561421A (zh) 用于保护风力涡轮免于在高风速期间颤振的***和方法
CN208380747U (zh) 一种风力发电机组变速率顺桨的变桨***
CN107191331A (zh) 一种光伏供电的垂直轴风机无线变桨***
CN203835620U (zh) 大型风力发电机组的过转速保护装置
CN110821759B (zh) 一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法
TW201602456A (zh) 下風型風車及其停止方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant