阅读说明：本技术 一种风力发电机组液压控制系统及其控制方法 (Hydraulic control system of wind generating set and control method thereof ) 是由 张洪溢 黄金余 文茂诗 贺国凌 胡浩 李瑚 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及风力发电机组液压系统领域,具体涉及一种风力发电机组液压控制系统及其控制方法。本发明在保证偏航制动系统不变的情况下,通过液压系统偏航制动力矩分级与偏航驱动启动时间配合,来渡过“偏航启动真空期”,并在渡过“偏航启动真空期”后,降低偏航过程中的制动力矩,从而使得偏航制动力矩保持在一个较低水平,达到降低噪音、振动、延长刹车片寿命的目的。(The invention relates to the field of hydraulic systems of wind generating sets, in particular to a hydraulic control system of a wind generating set and a control method thereof. Under the condition of ensuring that a yaw brake system is not changed, the yaw brake moment grading of the hydraulic system is matched with the yaw drive starting time to live through a yaw starting vacuum period, and after the yaw starting vacuum period is live through, the brake moment in the yaw process is reduced, so that the yaw brake moment is kept at a lower level, and the purposes of reducing noise and vibration and prolonging the service life of a brake pad are achieved.)

一种风力发电机组液压控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组液压系统领域，具体涉及一种风力发电机组液压控制系统及其控制方法。

背景技术

风力发电机组在进行偏航动作前，偏航驱动电刹车会先释放，随后驱动电机启动达到额定的扭矩机组开始偏航，在偏航电机启动到达额定扭矩的这段时间，偏航驱动无法提供足够的扭矩，我们称为“真空期”。请参阅图3，为保证真空期的机组安全，偏航制动器需要一个较大的制动扭矩，直到整个偏航动作完成。随着风力发电机组兆瓦等级的提升，机组偏航“真空期”需要的保持力矩大幅提升，若偏航制动配置不变（不增加制动器），在整个偏航过程中，偏航制动器若一直保持“真空期”的制动力矩，由于保持力矩过大，将诱发机组的噪音、振动以及刹车片快速磨损等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种风力发电机组液压控制系统及其控制方法，以解决在整个偏航过程中，若偏航制动器一直保持较大力矩，将诱发机组的噪音、振动以及刹车片快速磨损的技术问题。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：

一种风力发电机组液压控制系统，包括油箱、油泵、偏航制动器和液压系统控制回路；所述液压系统控制回路包括并联设置的第一压力回路、第二压力回路和第三压力回路，且所述第一压力回路的压力值大于第二压力回路的压力值，所述第三压力回路无压力；所述油箱、油泵和偏航制动器依次连通，所述液压系统控制回路的回油口与偏航制动器连通，所述液压系统控制回路的泄油口与油箱连通。

可选地，所述第一压力回路包括依次连通的第一电磁阀和第一溢流阀，所述第一电磁阀设置于偏航制动器和第一溢流阀之间，所述第一溢流阀设置于所述第一电磁阀和油箱之间。

可选地，所述第二压力回路包括依次连通的第二电磁阀和第二溢流阀，所述第二电磁阀设置于偏航制动器和第二溢流阀之间，所述第二溢流阀设置于所述第二电磁阀和油箱之间。

可选地，所述第三压力回路包括第三电磁阀，所述第三电磁阀设置于偏航制动器和油箱之间。

可选地，所述第一压力回路的压力值与所述第二压力回路的压力值的比值为5:2~10:3。

可选地，还包括安全阀，所述安全阀一端与油箱连通，所述安全阀另一端与所述液压系统控制回路的泄油口连通。

可选地，还包括过滤器，所述过滤器一端与偏航制动器连通，所述过滤器另一端与所述液压系统控制回路的回油口连通。

一种风力发电机组液压控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、控制偏航制动器产生并保持第一偏航制动扭矩；

S2、控制偏航驱动电刹车在第一时刻释放并启动偏航电机产生偏航驱动扭矩，并在第二时刻达到偏航驱动额定扭矩，以使得风力发电机组开始偏航；

S3、当所述风力发电机组开始偏航时，控制偏航制动器逐渐降低制动扭矩，以在第三时刻获得第二偏航制动扭矩，保持第二偏航制动扭矩直至偏航结束。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果：

第一方面，本发明提供的一种风力发电机组液压控制系统，包括油箱、油泵、偏航制动器和液压系统控制回路；所述液压系统控制回路包括并联设置的第一压力回路、第二压力回路和第三压力回路，且所述第一压力回路的压力值大于第二压力回路的压力值，所述第三压力回路无压力；所述油箱、油泵和偏航制动器依次连通，所述液压系统控制回路的回油口与偏航制动器连通，所述液压系统控制回路的泄油口与油箱连通。保证偏航制动系统不变的情况下（不增加成本），通过液压系统偏航制动力矩分级与偏航驱动启动时间配合，来渡过“偏航启动真空期”，并在渡过“偏航启动真空期”后，降低偏航过程中的制动力矩，从而使得偏航制动力矩保持在一个较低水平，达到降低噪音、振动、延长刹车片寿命的目的。

第二方面，本发明提供的一种风力发电机组液压控制系统的控制方法，包括以下步骤：控制偏航制动器产生并保持第一偏航制动扭矩；控制偏航驱动电刹车在第一时刻释放以产生偏航驱动扭矩，并在第二时刻达到偏航驱动额定扭矩，以使得风力发电机组开始偏航；当所述风力发电机组开始偏航时，控制偏航制动器逐渐降低制动扭矩，以在第三时刻获得第二偏航制动扭矩，保持第二偏航制动扭矩直至偏航结束。通过液压系统偏航制动力矩分级与偏航驱动启动时间配合，来渡过“偏航启动真空期”，并在渡过“偏航启动真空期”后，降低偏航过程中的制动力矩，从而使得偏航制动力矩保持在一个较低水平，达到降低噪音、振动、延长刹车片寿命的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

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地介绍。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。

图1为10MW风力发电机组液压控制系统原理图；

图2为一种风力发电机组液压控制系统的控制方法的流程图；

图3为现有的风力发电机组偏航状态时扭矩变化图；

图4为改进的风力发电机组偏航状态时扭矩变化图；

附图标记：

1-油箱、2-油泵、3-偏航制动器、4-第一电磁阀、5-第一溢流阀、6-第二电磁阀、7-第二溢流阀、8-第三电磁阀、9-安全阀、10-过滤器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

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发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参阅图1，本发明提供的一种风力发电机组液压控制系统，包括油箱1、油泵2、偏航制动器3和液压系统控制回路。所述液压系统控制回路包括并联设置的第一压力回路、第二压力回路和第三压力回路，且所述第一压力回路的压力值大于第二压力回路的压力值，所述第三压力回路无压力。具体地，所述第一压力回路的压力值与所述第二压力回路的压力值的比值为5:2~10:3，即第一压力回路为高压回路，第二压力回路为低压回路，通过第一压力回路、第二压力回路和第三压力回路的切换实现液压系统偏航制动力矩分级。第一压力回路和第二压力回路均用于风力发电机组的偏航状态，第三压力回路则用于风力发电机组的解缆状态。所述油箱1、油泵2和偏航制动器3依次连通，所述液压系统控制回路的回油口与偏航制动器3连通，所述液压系统控制回路的泄油口与油箱1连通，以形成液压油路循环。具体地，所述第一压力回路包括依次连通的第一电磁阀4和第一溢流阀5，所述第一电磁阀4设置于偏航制动器3和第一溢流阀5之间，所述第一溢流阀5设置于所述第一电磁阀4和油箱1之间；所述第二压力回路包括依次连通的第二电磁阀6和第二溢流阀7，所述第二电磁阀6设置于偏航制动器3和第二溢流阀7之间，所述第二溢流阀7设置于所述第二电磁阀6和油箱1之间；所述第三压力回路包括第三电磁阀8，所述第三电磁阀8设置于偏航制动器3和油箱1之间。通过液压系统偏航制动力矩分级与偏航驱动启动时间配合，来渡过“偏航启动真空期”，并在渡过“偏航启动真空期”后，降低偏航过程中的制动力矩，从而使得偏航制动力矩保持在一个较低水平，达到降低噪音、振动、延长刹车片寿命的目的。

作为对上述方案的进一步改进，还包括安全阀9，所述安全阀9一端与油箱1连通，所述安全阀9另一端与所述液压系统控制回路的泄油口连通。油源输送过程中，当系统管道上的压力大于设定阈值时，开启安全阀9进行泄压，保护系统安全运行，避免出现安全事故。

作为对上述方案的进一步改进，还包括过滤器10，所述过滤器10一端与偏航制动器3连通，所述过滤器10另一端与所述液压系统控制回路的回油口连通。油源输送过程中，用过滤器10对管道中的油源进行过滤处理，避免管道中的油源堵塞电磁阀，从而导致液压系统无法正常工作。

请参阅图2，本发明还提供一种风力发电机组液压控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、控制偏航制动器3产生并保持第一偏航制动扭矩；

S2、控制偏航驱动电刹车在第一时刻释放并启动偏航电机以产生偏航驱动扭矩，并在第二时刻达到偏航驱动额定扭矩，以使得风力发电机组开始偏航；

S3、当所述风力发电机组开始偏航时，控制偏航制动器3逐渐降低制动扭矩，以在第三时刻获得第二偏航制动扭矩，保持第二偏航制动扭矩直至偏航结束。

具体地，所述第二偏航制动扭矩为第一偏航制动扭矩的20~30%。

一个实施例，请参阅图4，风力发电机组在开始偏航前，控制偏航制动器3产生并保持偏航制动扭矩80 kN.m，具体是控制第一电磁阀4打开，第二电磁阀6和第三电磁阀8关闭，并通过第一溢流阀5调节偏航制动器3扭矩。控制偏航驱动电刹车在第5s释放并启动偏航电机以产生偏航驱动扭矩，并在第6秒达到偏航驱动额定扭矩，以使得风力发电机组开始偏航；与此同时控制偏航制动扭矩下降到第二阶段20 kN.m，并在第7s下降完成，之后保持20kN.m的偏航制动扭矩直到偏航结束，具体是控制第二电磁阀6开启，第一电磁阀4和第三电磁阀8关闭，并通过第二溢流阀7调节偏航制动器3扭矩。风力发电机组偏航状态在第16s结束，此时，控制第一电磁阀4、第二电磁阀6和第三电磁阀8均关闭，通过油泵持续供油使偏航制动扭矩上升至165kN.m以进入风力发电机组制动状态。当风力发电机组需要解缆时，则控制第三电磁阀8开启，第一电磁阀4和第二电磁阀6关闭，以使得偏航制动器3泄油至油箱1，以将压力值降到最低。通过载荷分析发现，当偏航驱动达到额定扭矩时，偏航制动器3保持力矩可以下降，也就是说通过优化控制策略和液压系统可以在渡过偏航“真空期”后，将保持力矩平稳的切换到一个较低的水平达到降低噪音、振动、延长刹车片寿命的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。