[发明专利]中小型风力发电机组主动偏航控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种适用于中小型永磁同步风力发电机组的主动偏航控制系统。

背景技术

偏航控制系统是风力发电机组可靠运行的必需环节，风力发电机组通过偏航控制系统实现迎风控制以便能最大限度的捕获风能，也通过该系统实现大风情况下的卸荷控制以免过度的风能导致整机的损害，此外，风机也依靠偏航控制系统实现解缆操作以免塔筒中的电缆扭结过度而被扯断。

大型风力发电机组多采用偏航电机直接带动内齿轮旋转进而带动机舱实现旋转的偏航方式。偏航速度一般可以达到2～3度/分钟，此外，偏航系统可以实现解缆操作、风机迎风控制、90度偏航弃风控制等。偏航系统所有操作都是主动控制。

中小型风力发电机组目前大部分仍然采用带尾翼式的被动式偏航，这种偏航方式虽然可以快速实现偏航功能，但是由于缺少主动控制，不能及时根据风速和风向调整偏航角度，进而实现主动功率控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于中小型永磁同步风力发电机组的主动偏航控制系统。

解决该技术问题采用的技术方案是：

整个主动偏航控制系统包括：偏航控制器主板、偏航电机及其驱动控制板、偏航位置编码器、蜗轮蜗杆式偏航动作机构。主动偏航控制系统通过偏航控制器主板采集风速风向仪信号、机舱以及发电机温度信号等各项参数，然后将这些参数打包发送给风机主控系统进行分析判断进而确定机舱的偏航角度，偏航控制器通过偏航电机驱动控制板驱动偏航电机旋转从而带动蜗轮蜗杆结构动作实现对机舱的偏航控制，机舱的偏航位置由偏航编码器检测并反馈给偏航控制器。

对于中小型风力发电机组而言，本发明的优点是：结构简单，成本低廉，而且可以实现风机实时主动对风控制和大风情况下通过快速偏航卸载多余能量的目的，从而使得中小型风力发电机组可以更好地利用风能并具备更高的可靠性。

附图说明

图1为本发明的蜗轮蜗杆动作机构。

图2为本发明的偏航系统接口示意图。

图3为本发明的偏航系统控制框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明：

参见附图1，本发明的偏航系统动作机构由蜗轮蜗杆传动机构组成。蜗轮部分与机舱连为整体，蜗轮外缘与蜗杆啮合，蜗杆的旋转由偏航电机经减速箱后驱动，当偏航电机旋转时通过减速箱带动蜗杆旋转，进而带动蜗轮和机舱旋转达到偏航的目的。偏航的位置由安装于偏航电机轴伸端的绝对值编码器检测。

参见附图2，偏航控制系统的接口有数字量输入/输出口、模拟量输入口、串行通讯口、Ethernet接口等。其中，数字量输入/输出口是偏航控制系统与偏航电机驱动板的接口，主要实现对偏航电机的驱动控制；模拟量输入口主要实现对风力发电机组各项温度参数的采集；串行通讯口实现对风速/风向仪数据的采集；Ethernet接口实现偏航控制系统与主控系统的通讯。整个偏航系统的工作是在主控系统的监控下实现的。

参见附图3，偏航控制系统在主控系统的监控下实现对风力发电机组的主动偏航控制。具体流程是：主控系统通过Ethernet接口与偏航控制系统实时通讯并监测风速/风向仪信号，确定此时的风速和风向，然后根据中小型风力发电机组的具体设计参数进行偏航对风操作。在对风过程中偏航控制系统实时监测塔筒内的电缆缠绕情况，如需解缆则发出解缆指令。最后，如遇到大风情况，则偏航控制系统接受主控系统指令实现90度偏航弃风操作。