阅读说明：本技术 分散式风电机组液压变桨距装置及变桨控制方法 (Hydraulic variable pitch device of distributed wind turbine generator and pitch control method ) 是由 常亚民 易伟峰 姚晓丽 朱壮华 赵昕 王文彦 梁俊平 冉建军 王立新 殷志刚 赵 于 2021-10-30 设计创作，主要内容包括：一种分散式风电机组液压变桨距装置及变桨控制方法。现有技术采用的电动变桨距其传输扭矩矩小,低温下蓄电池存能量降低较快,结构复杂,液压变桨距,桨叶和塔架等部件的载荷不均匀,桨距角使输出功率不平稳,可靠性较差。本发明其组成包括：变桨距控制器(5),所述的变桨距控制器与变桨机构(6)连接,所述的变桨机构与风轮(1)的桨叶连接,所述的风轮通过连接轴与齿轮增速装置(2)连接,所述的齿轮增速装置通过连接轴与发电机(3)连接,所述的发电机分别连接电网、功率传感器(4),所述的功率传感器与所述的变桨距控制器连接,所述的变桨距控制器具有速度控制器(7)、功率控制器(8)。本发明用于分散式风电机组液压变桨距装置。(A hydraulic variable pitch device and a variable pitch control method for a distributed wind turbine generator are disclosed. The electric variable pitch adopted by the prior art has the advantages of small transmission torque moment, quick reduction of the stored energy of a storage battery at low temperature, complex structure, uneven load of components such as a hydraulic variable pitch, a blade, a tower and the like, unstable output power caused by the pitch angle and poor reliability. The invention comprises the following components: the variable pitch control device comprises a variable pitch controller (5), the variable pitch control device is connected with a variable pitch mechanism (6), the variable pitch mechanism is connected with blades of a wind wheel (1), the wind wheel is connected with a gear speed increasing device (2) through a connecting shaft, the gear speed increasing device is connected with a generator (3) through the connecting shaft, the generator is respectively connected with a power grid and a power sensor (4), the power sensor is connected with the variable pitch control device, and the variable pitch control device is provided with a speed controller (7) and a power controller (8). The hydraulic variable pitch device is used for the distributed wind turbine generator hydraulic variable pitch device.)

分散式风电机组液压变桨距装置及变桨控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种分散式风电机组液压变桨距装置及变桨控制方法。

背景技术

分散式风电用电负荷中心附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所产生的电力就近接入电网，目前变桨执行机构采用的电动变桨距，其中电动变桨距其传输扭矩矩，低温下蓄电池存能量降低较快，电池反复使用寿命低，同时结构复杂，不符合大型风力发电机应用，现有的液压变桨距，桨叶和塔架等部件的载荷不均匀，桨距角使输出功率不平稳，可靠性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种分散式风电机组液压变桨距装置及变桨控制方法，采用液压变桨距控制变桨结构，解决桨叶和塔架等部件的载荷不均匀问题，具有结构紧凑简单、易于施加各种控制、可靠性高等优势。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种分散式风电机组液压变桨距装置，其组成包括：变桨距控制器，所述的变桨距控制器与变桨机构连接，所述的变桨机构与风轮的桨叶连接，所述的风轮通过连接轴与齿轮增速装置连接，所述的齿轮增速装置通过连接轴与发电机连接，所述的发电机分别连接电网、功率传感器，所述的功率传感器与所述的变桨距控制器连接，所述的变桨距控制器具有速度控制器、功率控制器，所述的速度控制器控制给定转速，所述的功率控制器控制给定功率。

一种分散式风电机组液压变桨距装置及变桨控制方法，该方法包括如下步骤：首先是在发动机并入电网之前由速度控制器根据发动机的转速反馈信号进行变桨距控制，根据转速及风速信号来确定风轮的桨叶处于待机或者顺桨位置，发动机并入电网之后，功率控制器起作用，功率调节器通常采用pi或者pid控制，功率误差信号经过pi运算后得到桨距角位置；

发电机的功率信号由高速功率变送器以模拟量的形式，即0～10v对应功率0～800kw输入到plc，桨距角反馈信号，即0～10v对应桨距角0～90°，以模拟量的形式输入到plc的模拟输入单元，液压传感器以模拟量的形式输入；

风速增大时，变桨距液压缸推动叶片向桨距角增大的方向转动使叶片吸收的风能减少，维持风轮运转在额定转速范围内，当风速减小时，实行相反操作，实现风轮吸收的功率能基本保持恒定，保证更加快速、准确地把叶片调节至预定节距；

风力机停机状态，桨距角处于90°的位置，气流对桨叶不产生转矩，桨距角由90°以一定速度减小到15°，若风速达到并网风速，桨距角继续减小到3°发电机并上电网后，当风速小于额定风速时，使桨距角保持在3°不变；

风速高于额定风速时，根据功率反馈信号，控制器向比例阀输出-10V－+10V电压，控制比例阀输出流量的方向和大小，变桨距液压缸按比例阀输出的流量和方向来操纵叶片的桨距角，使输出功率维持在额定功率附近，若出现故障或有停机命令时，控制器将输出迅速顺桨命令，使得风力机能快速停机。

有益效果：

1.本发明是一种分散式风电机组液压变桨距装置及其变桨控制方法，液压变桨距控制变桨结构，解决桨叶和塔架等部件的载荷不均匀问题，具有结构紧凑简单、可靠性高等优点，能够使风力发电机组的安全可靠运行，提高了风力机的使用寿命，通过控制桨距角使输出功率平稳、减小转矩振荡、减小机舱振荡，不但优化了输出功率，而且有效的降低的噪音，稳定发电机的输出功率，改善桨叶和整机的受力状况，适用于大型风力发电机变桨距的控制。

2.本发明的调速装置通过增大桨距角的方式减小由于风速增大使叶轮转速加快的趋势，当风速增大时，变桨距液压缸动作，推动叶片向桨距角增大的方向转动使叶片吸收的风能减少，维持风轮运转在额定转速范围内，当风速减小时，实行相反操作，实现风轮吸收的功率能基本保持恒定。

3.本发明的液压控制系统具有传动力矩大、重量轻、刚度大、定位精确、液压执行机构动态响应速度快等优点，能够保证更加快速、准确地把叶片调节至预定节距。

附图说明

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附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明变桨距风力机控制框图。

附图3是本发明的液压变桨距控制系统图。

其中：1、风轮，2、齿轮增速装置，3、发电机，4、功率传感器，5、变桨距控制器，6、变桨机构，7、速度控制器，8、功率控制器。

具体实施方式

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实施例1：

一种分散式风电机组液压变桨距装置，其组成包括：变桨距控制器5，所述的变桨距控制器与变桨机构6连接，所述的变桨机构与风轮1的桨叶连接，所述的风轮通过连接轴与齿轮增速装置2连接，所述的齿轮增速装置通过连接轴与发电机3连接，所述的发电机分别连接电网、功率传感器4，所述的功率传感器与所述的变桨距控制器连接，所述的变桨距控制器具有速度控制器、功率控制器，所述的速度控制器控制给定转速，所述的功率控制器控制给定功率。

实施例3：

根据实施例1-2所述的分散式风电机组液压变桨距装置的变桨控制方法，该方法包括如下步骤：首先是在发动机并入电网之前由速度控制器根据发动机的转速反馈信号进行变桨距控制，根据转速及风速信号来确定风轮的桨叶处于待机或者顺桨位置，发动机并入电网之后，功率控制器起作用，功率调节器通常采用pi或者pid控制，功率误差信号经过pi运算后得到桨距角位置；

发电机的功率信号由高速功率变送器以模拟量的形式，即0～10v对应功率0～800kw输入到plc，桨距角反馈信号，即0～10v对应桨距角0～90°，以模拟量的形式输入到plc的模拟输入单元，液压传感器以模拟量的形式输入；

风速增大时，变桨距液压缸推动叶片向桨距角增大的方向转动使叶片吸收的风能减少，维持风轮运转在额定转速范围内，当风速减小时，实行相反操作，实现风轮吸收的功率能基本保持恒定，保证更加快速、准确地把叶片调节至预定节距；

风力机停机状态，桨距角处于90°的位置，气流对桨叶不产生转矩，桨距角由90°以一定速度减小到15°，若风速达到并网风速，桨距角继续减小到3°发电机并上电网后，当风速小于额定风速时，使桨距角保持在3°不变；

风速高于额定风速时，根据功率反馈信号，控制器向比例阀输出-10V－+10V电压，控制比例阀输出流量的方向和大小，变桨距液压缸按比例阀输出的流量和方向来操纵叶片的桨距角，使输出功率维持在额定功率附近，若出现故障或有停机命令时，控制器将输出迅速顺桨命令，使得风力机能快速停机；

通过改变液压比例阀的电压可以改变进桨或退桨速度，在风力机出现故障或紧急停机时，可控制电磁阀j-b闭合、j-a和j-c打开，使储压罐A中的液压油迅速进入变桨缸，推动桨叶达到顺桨位置90°，通过调整桨距角使输出功率保持在额定功率上，在有故障停机或急停信号时，控制电磁阀j-a和j-c打开，j-b关闭，使得叶片迅速变到桨距角为90°的位置。