[发明专利]风电机组紧急顺桨的控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种风电机组紧急顺桨的控制方法及控制系统，沿所述风电机组变桨轴承的圆周，按照叶片顺桨旋转方向依次相邻设置安全位和停止位；在变桨轴承内圈上设置限位装置，当叶片位于零桨距角位置时，所述限位装置与所述停止位之间相隔的角度接近叶片正常工作角度范围；所述控制方法包括：变桨电机驱动叶片沿顺桨方向转动；变桨驱动器监测所述叶片的转动位置；当所述限位装置旋转至所述安全位时，变桨驱动器控制所述变桨电机按照预设方式降低所述叶片的顺桨转速。该方法及系统在风电机组紧急顺桨时，能够减小对机组的冲击和振动，避免机组疲劳载荷的增大，从而延长机组的使用寿命；同时还能够有效减小耗能元件的卸荷压力。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及风电机组紧急顺桨的控制方法及控制系统。

背景技术

在变速恒频风力发电机组中，风电机组的变桨系统除了具有调节功率、稳定转速的作用外，还具有气动刹车的作用。

气动刹车的具体功能是：为保障风力发电机组的安全，变桨系统必须在风电机组出现任何故障的情况下能够实现紧急顺桨，使风电机组的各叶片顺桨到停机位置，以防止风电机组飞车，或避免给内部电子器件带来损坏。

请参考图1，图1为现有变桨系统紧急顺桨时变桨速度与叶片位置的关系示意图。

如图所示，目前，风电机组出现紧急停机故障(如安全链断开，编码器故障等)后，变桨驱动器控制变桨电机，驱动叶片从顺桨起始位置A开始往顺桨方向转动，叶片先经历加速阶段，使变桨速度到达设定的变桨速度w1，之后维持该变桨速度w1进入速度稳定阶段，最后，当叶片触发限位开关后，变桨驱动器将变桨电机的给定速度设为0，使变桨电机紧急制动停机，也就是说，从限位开关所在位置B开始，叶片进入减速阶段，速度由w1急剧降为0，从而使风电机组安全停机。

然而，该紧急顺桨方式存在在下述问题：

由于紧急顺桨时速度较快，且叶片的质量(一般>6t)和转动惯量较大，在触发限位开关突然停止运行时，会给机组造成很大的冲击，引起机组振动，加大风电机组的疲劳载荷，降低机组使用寿命；

变桨电机紧急制动时，来自叶片的过大的设备惯量会将变桨电机变成发电机，这是处于发电运行状态，变桨电机会反向给变频器供电，造成变频器过压报警。为了释放这部分能量，现有的做法是将变桨电机制动停止后的动能和线圈里面的磁能都通过耗能元件(如制动电阻)消耗掉，从而实现快速停机。紧急顺桨并触发限位开关后，变桨系统会马上将变桨电机的控制速度设置为0，如此，就会增大耗能元件的卸荷压力。

因此，如何改进现有风电机组紧急顺桨的方式，以减小顺桨结束时对机组造成的冲击，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电机组紧急顺桨的控制方法及控制系统，该方法及系统在风电机组紧急顺桨时，能够减小对机组的冲击和振动，避免机组疲劳载荷的增大，从而延长机组的使用寿命；同时，还能够有效减小耗能元件的卸荷压力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种风电机组紧急顺桨的控制方法，沿所述风电机组变桨轴承的圆周，按照叶片顺桨旋转方向依次相邻设置安全位和停止位；

在变桨轴承内圈上设置限位装置，当叶片位于零桨距角位置时，所述限位装置与所述停止位之间相隔的角度接近叶片正常工作角度范围

所述控制方法包括：

变桨电机驱动叶片沿顺桨方向转动；

变桨驱动器监测所述叶片的转动位置；

当所述限位装置旋转至所述安全位时，变桨驱动器控制所述变桨电机按照预设方式降低所述叶片的顺桨转速。

可选的，所述安全位设有安全位开关，在变桨驱动器监测所述叶片的转动位置的步骤中，