[发明专利]一种数字式电液直驱变桨系统

说明书

本发明公开了一种数字控制式电液直驱变桨系统。驱动油缸和负载连接，驱动油缸两腔经液压控制组件接到双向齿轮泵的两油口，双向齿轮泵经伺服电机和控制器连接；液压控制组件包括双向流量控制阀、两位两通电磁阀、安全阀和补油阀，驱动油缸的腔体和双向流量控制阀的液压油口连通，双向流量控制阀的顶部油口依次经两位两通电磁阀、安全阀和补油阀后连接到双向齿轮泵的油口，两位两通电磁阀、安全阀之间的油路引出连接到双向流量控制阀的底部油口。本发明没有节流，系统发热量小，为高度集成的闭式系统，成本低，且控制方便稳定可靠性高，对油液温度和清洁度不敏感，可有效保证风机运行过程中变桨操作的响应速度和控制精度要求。

技术领域

本发明属于液压控制技术领域的一种电液直驱变桨系统，特别涉及到一种基于压差匹配式双向流量控制阀的数字控制式电液直驱风机变桨系统。

背景技术

变桨系统作为大型风电机组控制系统的核心部分之一，对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。稳定的变桨控制已成为当前大型风力发电机组控制技术研究的热点和难点之一。液压执行机构通过液压系统推动桨叶转动，改变桨叶节距角。该机构以其响应频率快、扭矩大、便于集中布置和集成化等优点在目前的变桨距机构中占有主要的地位，特别适合于大型风力机的场合。变桨控制系统根据当前风速算出桨叶的桨距角调节信号，液压系统根据指令驱动驱动油缸，驱动油缸带动推动杆、同步盘运动，同步盘通过短转轴、连杆、长转轴推动偏心盘转动，偏心盘带动桨叶进行变桨距。

目前的液压变桨系统，大多都基于电液比例阀或伺服阀来控制驱动桨叶的油缸位置，从而实现对桨叶角度的准确控制。但传统的基于比例阀和伺服阀的液压控制系统，整体体积大，驱动油缸和控制阀必须布置在桨叶根部并随桨叶一起转动，而液压动力站则布置在机舱内，不随轮毂转动。中间只能采用高压的液压回环来传递动力。整个系统体积大，能效低，不便于安装维护，故障率难以保证。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种基于压差匹配式双向流量控制阀的数字式电液直驱变桨系统，系统采用直驱式电液伺服系统来控制驱动油缸，工作时并不依靠比例阀的节流来控制系统流量，而是依靠对电机转速的控制来控制油缸的位置。整个系统设计成完全的闭式系统，体积小，重量轻，成本低，从设计上去掉了液压控制系统大部分的潜在泄漏故障点。可以实现长时间的免维护。

本发明所采用的技术方案是：

本发明包括负载、驱动油缸、液压控制组件、双向齿轮泵、伺服电机和控制器；驱动油缸的一端和负载连接，驱动油缸的两腔分别经各自的一个液压控制组件连接到双向齿轮泵的两个油口，双向齿轮泵的控制轴和伺服电机连接，伺服电机和控制器电连接。

所述的液压控制组件包括了一个双向流量控制阀、两位两通电磁阀、安全阀和补油阀，驱动油缸的腔体和双向流量控制阀的液压油口连通，双向流量控制阀的顶部油口依次经两位两通电磁阀、安全阀和补油阀后连接到双向齿轮泵的油口，两位两通电磁阀、安全阀之间的油路引出连接到双向流量控制阀的底部油口。

作为一种可实施方式，所述液压油缸上安装有位置传感器，并将位置信号传送到所述控制器中。

作为一种可实施方式，所述双向齿轮泵包括排量根据系统流量控制的大小选用，也可选用单向液压泵加换向阀的组合，额定工作压力也由系统工作要求确定。

作为一种可实施方式，系统通过调节伺服电机转速来控制进入压差匹配式双向流量控制阀的油量，以控制液压缸的运行速度，进出油口流量始终相同。

作为一种可实施方式，液压缸下行或上行过程，无论是否出现超越负载，本系统的电机及双向齿轮泵均可通过转速调节来对油缸运行速度实施准确控制。

所述的驱动油缸为两腔作用面积相等的对称油缸，或者为两腔作用面积不相等的非对称油缸，驱动油缸的活塞杆连接到负载。特别的，对于非对称油缸，可以通过改变左、右双向流量控制阀的活塞上的节流槽的大小比例，来适应非对称油缸两腔的油缸活塞的面积比例。