一種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變槳系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變槳系統(tǒng)，包括激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)、第一雙輸入減法器、第二雙輸入減法器、微分器、主控制器、變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)輪及直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，主控制器包括槳距角控制模塊和變速率控制模塊，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)與第一雙輸入減法器相連，第一雙輸入減法器、槳距角控制模塊、變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)依次相連，變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)風(fēng)輪與直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)相連，直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)與第二雙輸入減法器相連，第二雙輸入減法器分別與槳距角控制模塊、微分器、變速率控制模塊相連，微分器與變速率控制模塊相連，變速率控制模塊與變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。本實(shí)用新型在不同風(fēng)況下，變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)都能夠快速做出響應(yīng)，延長(zhǎng)了變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。
【專利說(shuō)明】-種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變獎(jiǎng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制領(lǐng)域，特別設(shè)及一種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 變速率變獎(jiǎng)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全國(guó)多個(gè)城市霧霸的日益嚴(yán)重，環(huán)境污染也越來(lái)越受到人們的關(guān)注，我國(guó)現(xiàn) 在發(fā)電仍然W火力發(fā)電為主，火力發(fā)電大量使用煤炭不僅給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重負(fù)擔(dān)，而且煤炭 是不可再生能源，不利于可持續(xù)發(fā)展的需求。
[0003] 風(fēng)能作為一種清潔能源越來(lái)越受到人們的重視，隨著技術(shù)的創(chuàng)新，風(fēng)力發(fā)電的成 本也在不斷降低，風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核屯、，如何提高風(fēng)能利用率，保證 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)風(fēng)電機(jī)組使用壽命是研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。
[0004] 目前，為了保證外界風(fēng)速在額定風(fēng)速W上時(shí)風(fēng)電機(jī)組恒功率運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組的控 制系統(tǒng)采用變獎(jiǎng)距控制，由于實(shí)際風(fēng)況的復(fù)雜性，容易造成發(fā)電機(jī)輸出功率的波動(dòng)，因此要 求變獎(jiǎng)距控制系統(tǒng)具有快速響應(yīng)能力，風(fēng)機(jī)主控制器一旦發(fā)出改變獎(jiǎng)距角命令，變獎(jiǎng)控制 器必須控制=臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器，使變獎(jiǎng)電機(jī)W最快速度到達(dá)指定位置。現(xiàn)階段，有研究人員 對(duì)變速率變獎(jiǎng)控制進(jìn)行了初步研究，在文獻(xiàn)"基于功率變化和模糊控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變 速變獎(jiǎng)距控制"中采用功率實(shí)時(shí)反饋，將功率偏差和功率偏差的變化率作為模糊控制算法 的輸入，輸出為變獎(jiǎng)速度指令，但是當(dāng)出現(xiàn)功率偏差較大而功率偏差率較低時(shí)，輸出變獎(jiǎng)速 度過(guò)低，變獎(jiǎng)控制系統(tǒng)無(wú)法做出快速響應(yīng)。文獻(xiàn)"兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組電動(dòng)變獎(jiǎng)距控制系統(tǒng)的研 究與實(shí)現(xiàn)"對(duì)功率偏差信號(hào)的大小進(jìn)行了限制，降低了風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)，功率發(fā)生 變化時(shí)變獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)能夠快速響應(yīng)，但是在額定風(fēng)速W下，風(fēng)機(jī)輸出功率小于額定功率時(shí)，采用 變速率變獎(jiǎng)控制增加了算法的復(fù)雜性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠的直驅(qū)型永磁 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變獎(jiǎng)系統(tǒng)。
[0006] 本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是；一種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變 獎(jiǎng)系統(tǒng)，包括激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)、第一雙輸入減法器、第二雙輸入減法器、微分器、主控制器、變 獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)輪及直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，所述主控制器包括獎(jiǎng)距角控制模塊和變速率控制模 塊，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的輸出端與第一雙輸入減法器的第一輸入端相連，第一雙輸入減法器的 第二輸入端輸入額定風(fēng)速，第一雙輸入減法器的輸出端與獎(jiǎng)距角控制模塊的輸入端相連， 獎(jiǎng)距角控制模塊的輸出端與變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相連，變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)風(fēng)輪與直驅(qū)永 磁發(fā)電機(jī)相連，直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)的輸出端與第二雙輸入減法器的第一輸入端相連，第二雙 輸入減法器的第二輸入端輸入風(fēng)電機(jī)組的額定功率，第二雙輸入減法器的輸出端分別與獎(jiǎng) 距角控制模塊的輸入端、微分器的輸入端、變速率控制模塊的輸入端相連，微分器的輸出端 與變速率控制模塊的輸入端相連，變速率控制模塊的輸出端與變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相 連。
[0007] 本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型采用獎(jiǎng)距角控制模塊和變速率控制模塊 協(xié)同工作，分別輸出獎(jiǎng)距角位置信號(hào)和變獎(jiǎng)速率至變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行變獎(jiǎng)，不同風(fēng)況下，變 獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都能夠快速做出響應(yīng)，額定風(fēng)速W下時(shí)，變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持最小獎(jiǎng)距角不變， 使風(fēng)機(jī)吸收實(shí)際風(fēng)功率達(dá)到最大，保持最佳葉尖速比；額定風(fēng)速W上時(shí)，根據(jù)功率偏差和功 率偏差變化率使變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)加速，勻速或減速運(yùn)行，減少了由于功率偏差小幅波動(dòng)而造 成的變獎(jiǎng)電機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也降低變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的疲勞程度，延長(zhǎng)了變獎(jiǎng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[000引圖1為本實(shí)用新型變獎(jiǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0009] 圖2為圖1中變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的載荷模型圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0011] 如圖1所示，本實(shí)用新型包括激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)、第一雙輸入減法器、第二雙輸入減法 器、微分器、主控制器1、變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)輪及直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，所述主控制器1包括獎(jiǎng)距 角控制模塊和變速率控制模塊，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)速，其輸出端與第一雙輸入減法 器的第一輸入端相連，第一雙輸入減法器的第二輸入端輸入額定風(fēng)速，第一雙輸入減法器 的輸出端與獎(jiǎng)距角控制模塊的輸入端相連，獎(jiǎng)距角控制模塊的輸出端與變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸 入端相連，輸出獎(jiǎng)距角位置信號(hào)至變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)風(fēng)輪與直驅(qū)永磁發(fā)電 機(jī)相連，直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)的輸出端與第二雙輸入減法器的第一輸入端相連，第二雙輸入減 法器的第二輸入端輸入風(fēng)電機(jī)組的額定功率，第二雙輸入減法器的輸出端分別與獎(jiǎng)距角控 制模塊的輸入端、微分器的輸入端、變速率控制模塊的輸入端相連，微分器的輸出端與變速 率控制模塊的輸入端相連，變速率控制模塊的輸出端與變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相連，輸出 變獎(jiǎng)速率信號(hào)至變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0012] 在此需要區(qū)分變速變獎(jiǎng)距控制的概念，本實(shí)用新型的變速率變獎(jiǎng)不同于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)，而是指變獎(jiǎng)電機(jī)速率的調(diào)節(jié)。
[0013] 圖2為本實(shí)用新型變獎(jiǎng)系統(tǒng)中變獎(jiǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷模型，風(fēng)機(jī)的載荷主要有輪穀中 屯、的傾覆力矩Mt。。和偏航力矩Mya，，而傾覆力矩和偏航力矩是由獎(jiǎng)葉根部揮舞彎矩Mxl和Myl 造成的。采用變速率變獎(jiǎng)控制可W減小葉片根部載荷的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減小風(fēng)電機(jī)組變獎(jiǎng)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)疲勞載荷的目的。
[0014] 上述直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變獎(jiǎng)系統(tǒng)進(jìn)行變獎(jiǎng)的方法，包括W下步驟：
[0015] 1)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)檢測(cè)實(shí)際風(fēng)速V,。
[0016] 2)將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)檢測(cè)到的實(shí)際風(fēng)速V，與額定風(fēng)速Vji行差值運(yùn)算得到風(fēng)速偏 差值A(chǔ) V，A V = V，-V，w，風(fēng)速偏差值A(chǔ) V輸入至獎(jiǎng)距角控制模塊中；檢測(cè)計(jì)算出風(fēng)電機(jī)組輸 出功率P。，將輸出功率P。與額定功率P，進(jìn)行差值運(yùn)算得到功率偏差值A(chǔ) P，A P = P。- P，， 功率偏差值A(chǔ)P輸入至獎(jiǎng)距角控制模塊中；
[0017] 其中A=T。"。，其中W。為電角頻率，《 c=np〇vnp為發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)，《 g為發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)速打6=1.511。1。^，1。為發(fā)電機(jī)9軸的電流，\為永磁體的磁鏈；？，=1',"^韋即為 風(fēng)電機(jī)組的額定功率皆，其中T，為風(fēng)力機(jī)的機(jī)械輸入轉(zhuǎn)矩，《 g為直驅(qū)型永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；

【權(quán)利要求】
1. 一種直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速率變槳系統(tǒng)，其特征在于：包括激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)、 第一雙輸入減法器、第二雙輸入減法器、微分器、主控制器、變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)輪及直驅(qū)永磁 發(fā)電機(jī)，所述主控制器包括槳距角控制模塊和變速率控制模塊，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的輸出端與 第一雙輸入減法器的第一輸入端相連，第一雙輸入減法器的第二輸入端輸入額定風(fēng)速，第 一雙輸入減法器的輸出端與槳距角控制模塊的輸入端相連，槳距角控制模塊的輸出端與變 槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相連，變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)風(fēng)輪與直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)相連，直驅(qū)永磁發(fā)電 機(jī)的輸出端與第二雙輸入減法器的第一輸入端相連，第二雙輸入減法器的第二輸入端輸入 風(fēng)電機(jī)組的額定功率，第二雙輸入減法器的輸出端分別與槳距角控制模塊的輸入端、微分 器的輸入端、變速率控制模塊的輸入端相連，微分器的輸出端與變速率控制模塊的輸入端 相連，變速率控制模塊的輸出端與變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端相連。
【文檔編號(hào)】F03D7/04GK204239155SQ201420677760
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】周臘吾, 張磊, 陳浩, 石建 申請(qǐng)人:湖南世優(yōu)電氣股份有限公司