[发明专利]风力发电机组电动变桨系统无桨叶位置传感器的运行方法

摘要

本发明公开了一种风力发电机组电动变桨系统无桨叶位置传感器的运行方法，该方法通过采样变桨电机运行实际运行过程中的电压、电流估算出变桨电机转子的位置与速度信号，而后再通过传动比推算出桨叶位置与速度，从而实现桨叶位置与速度的控制。本发明采用变桨电机电压电流信号进行桨叶位置与速度估算的方法，不用安装额外的旋转变压器，因而不存在上述的安装、连接等可靠性问题，另外，相对于采用旋转变压器检测桨叶位置与速度的方案，本发明可以省去三个旋转变压器以及相应解码电路的成本，这对于目前风电行业面对严峻的成本形势是十分有利的。

主权项

1.风力发电机组电动变桨系统无桨叶位置传感器的运行方法，其特征在于：该方法通过采样变桨电机运行实际运行过程中的电压、电流估算出变桨电机转子的位置与速度信号，而后再通过传动比推算出桨叶位置与速度，从而实现桨叶位置与速度的控制；其中，对于采用永磁同步电机作为驱动机构的电动变桨系统，永磁同步电机在两相静止坐标系下数学模型如式(1)、式(2)所示：式中，i_α、i_β为永磁同步电机定子绕组电流；u_α、u_β为定子绕组电压；e_α、e_β为定子绕组反电动势；R_s、L_s分别为定子绕组电阻与电感；为永磁体励磁磁链；ω_e为转子电角速度；θ_e为转子电角度位置；从式2能够得出，转子电角度位置与电角速度能够表示为下式(3)：根据式(1)永磁同步电机的数学模型，构建转子位置估算坐标系中永磁同步电机的数学模型如式(4)所示：式中，i′α、i′β为转子位置估算坐标系下永磁同步电机定子绕组电流；e′α、e′β为转子位置估算坐标系中定子绕组反电动势；根据转子位置估算坐标系下永磁同步电机的数学模式，构建桨叶位置与速度估算模型，采样永磁同步电机实际运行过程中的定子绕组电压uα、uβ，通过式(4)计算出定子绕组估算电流i′α、i′β，估算电流与永磁同步电机定子绕组实际电流进行比较，其差值通过电流调节器调节输出估算反电动势e′α、e′β，经过滤波处理后通过式(3)计算出转子电角度位置θe与转子电角速度ωe；采用桨叶位置与速度估算模型的变桨系统永磁同步电机控制系统，其变桨电机采用位置控制模块、速度控制模块、转矩控制模块闭环控制，桨叶位置给定与桨叶实际位置作为位置控制模块的输入，该模块的输出加上给定的速度偏移量与桨叶实际速度作为速度控制模块的输入，速度控制模块的输出加上给定的转矩偏移量与电机实际转矩作为转矩控制模块的输入，转矩控制模块输出驱动机构控制指令，驱动机构按照该指令驱动变桨电机按照系统给定的位置与转速运行；其中，变桨电机控制过程中的实际位置与转速信号通过桨叶位置与速度估算模型进行估算，该模型通过实时采样变桨电机实际运行过程中的电压、电流信号来估算出电机的位置与转速信号，从而实现永磁同步电机的位置与速度闭环控制。