[发明专利]一种风力发电机组偏航系统及方法

说明书

本发明提供一种风力发电机组偏航系统及方法，包括偏航电机、偏航驱动柜、风机控制系统、液压系统和每个偏航电机位置反馈传感器，根据风机控制系统发出的控制指令，偏航驱动柜控制偏航系统的启动或停止，基于风力大小设置每个偏航电机初始驱动力大小及方向，并基于偏航位置反馈传感器实时监测的每一个偏航电机的驱动力大小及电机速度，实时动态调整每个偏航电机驱动力的大小和方向，实现风力发电机组偏航启动和停止过程的齿面软接触，偏航运行过程零残压、零噪音、零磨损的偏航软驱动，同时实时监测风力发电机组偏航负载，当实际负载超过设计极限值时主动停止偏航过程，风力发电机组继续发电，有效保护偏航传动机械部件，提高风力发电机组发电效率。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其是涉及一种风力发电机组偏航系统及方法。

背景技术

在风力发电机组中，偏航驱动是整个风力发电机组控制中的重要组成部分。现有偏航驱动方案主要有以下3种：偏航电机直接驱动偏航系统、偏航变频器+偏航电机驱动偏航系统和偏航软启动器+偏航电机驱动偏航系统。

以上列出的3种偏航驱动方案存在如下情况：偏航启动和偏航结束过程，偏航驱动力和刹车阻力不能实现协调控制，存在偏航驱动力和刹车阻力同时存在且不协调的情况，对偏航系统的寿命特别是偏航刹车片和刹车盘影响很大；同时，偏航过程中需要使用液压系统提供的刹车力为偏航过程提供偏航阻尼，避免突然的风况变化导致风力发电机机头失控，该阻尼力导致偏航刹车片磨损严重，偏航过程摩擦噪音大，时间久了刹车盘也容易出问题，影响部件的使用寿命，增加了风机的维护成本，同时减少了机组的发电时间。

同时，现有技术中的偏航过程没有实时监视实际偏航负载的大小，只有当偏航负载超过偏航驱动系统的电气极限能力后，偏航驱动才被动通过电气跳闸停止，此时风机报故障停机，需要人到风机机舱复位供电开关，需要较长的故障处理时间，影响风机的发电。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种风力发电机组偏航系统及方法，其技术方案包括：

一种风力发电机组偏航系统，包括多个偏航电机及其位置反馈传感器、偏航驱动柜和风机控制系统，所述偏航驱动柜连接至所述风机控制系统，根据所述风机控制系统发出的控制指令确定风机偏航的方向、启动或停止所述偏航电机，并基于风力大小设置每个偏航电机的初始驱动力大小及方向，所述偏航电机及其位置反馈传感器连接至所述偏航驱动柜，所述位置反馈传感器实时监测每一个偏航电机实际输出驱动力大小及偏航电机速度，并将其反馈至所述风机偏航驱动柜，风机偏航驱动柜基于该反馈信号，实时动态调整偏航运行过程及偏航停止过程中每个偏航电机的驱动力大小及方向。

还包括液压系统、连接至所述风机控制系统，用于在所有偏航电机停止后、进行系统制动；每个偏航电机上均设置有电气刹车系统、连接至所述风机控制系统。

所述风机控制系统包括可编程控制器、配电开关、通讯模块和I/O模块；其中，所述可编程控制器控制风机偏航系统的启动、停止及系统的保护；所述配电开关和所述偏航驱动柜连接，为所述偏航驱动柜提供动力电源；所述通讯模块和所述偏航驱动柜连接，实现所述风机控制系统和所述偏航驱动柜之间的信号交互；所述I/O模块和所述液压系统、偏航电机电气刹车系统连接，实现所述液压系统和偏航电机电气刹车系统的控制。

所述偏航驱动柜包括供电开关、开关电源、运动控制器和伺服驱动器；其中，所述供电开关和所述伺服驱动器连接，为所述伺服驱动器提供动力电源；所述开关电源和所述运动控制器及所述伺服驱动器连接，为所述运动控制器及所述伺服驱动器提供工作电源；所述运动控制器和所述伺服驱动器连接，根据所述运动控制器指令实时动态调整所述伺服驱动器驱动力大小及方向；所述伺服驱动器和所述偏航电机连接，驱动偏航电机。

所述位置反馈传感器为旋转变压器或编码器。