一種風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，設(shè)置一個設(shè)定角度值，在變槳系統(tǒng)輪轂鑄件設(shè)定角度值處安裝一個感應接近開關(guān)；自動校準方法的步驟為：控制葉片轉(zhuǎn)動，當感應接近開關(guān)輸出電平發(fā)生變化時，測得此時的槳距角，將該設(shè)定角度值替換測得的槳距角。本發(fā)明在增加簡單硬件的基礎(chǔ)上，通過相關(guān)控制邏輯實現(xiàn)了葉片位置的自動校準，保證了葉片角度位置的準確性和精確度。從而使葉片工作在真正的最優(yōu)槳距角上，降低了風機運行的疲勞載荷，也提高了風機運行的可靠性及發(fā)電效率。
【專利說明】—種風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，屬于風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著風電技術(shù)的發(fā)展，風電機組的單機容量逐步提升。同時，為了保證風機更好的捕獲風能和保證功率的穩(wěn)定輸出，現(xiàn)代大型風電機組絕大多數(shù)為變槳距風力發(fā)電機組。變槳系統(tǒng)是風機的核心系統(tǒng)之一，它保證著風電機組的安全、高效運行。
[0003]變槳控制是風機控制算法最為核心的部分，其主要作用是根據(jù)風機的當前狀態(tài)，輸出最優(yōu)的槳距角位置給變槳系統(tǒng)，保證葉片時刻處于最優(yōu)位置，達到提高發(fā)電效率、降低風機載荷的目的。而變槳電機編碼器所檢測到的葉片位置的值是否準確，則是實現(xiàn)最優(yōu)控制的基礎(chǔ)，同時，葉片角度值的準確性，對于風機的發(fā)電效率及功率曲線都有著重要的影響。
[0004]目前，槳距角的測量主要采用集成與變槳電機內(nèi)部的編碼器的方式來實現(xiàn)。具體實現(xiàn)方式有很多種，如:采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器、或采用旋轉(zhuǎn)變壓器等。其共同點是，當供電電源丟失以后，編碼器無法檢測到葉片的移動。這就意味著，在系統(tǒng)徹底斷電后，編碼器所采集到的槳距角的值有可能是不正確的，要保證風機能夠可靠運行，就需要對編碼器測得的槳距角的值進行校準。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，用以解決當編碼器中的槳距角的值可能不正確時，能夠?qū)嘟沁M行校準的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，設(shè)置一個設(shè)定角度值，在變槳系統(tǒng)輪轂鑄件設(shè)定角度值處安裝一個感應接近開關(guān)。自動校準方法的步驟為:控制葉片轉(zhuǎn)動，當感應接近開關(guān)輸出電平發(fā)生變化時，測得此時的槳距角，將該設(shè)定角度值替換測得的槳距角。
[0007]進一步的，上述控制葉片轉(zhuǎn)動為葉片收槳。在上述自動校準方法的步驟前，自動校準方法還包括如下步驟:葉片開槳，當感應接近開關(guān)輸出電平變化時，若當前的槳距角和設(shè)定角度值的偏差大于一個設(shè)定的誤差值，則執(zhí)行上述自動校準方法的步驟。
[0008]進一步的，在執(zhí)行完自動校準方法的步驟后，再次開槳，當感應接近開關(guān)輸出電平變化時，對比當前的槳距角和設(shè)定角度值，若兩者偏差還大于設(shè)定的誤差值，則校準失敗，執(zhí)行自動校準方法的步驟；若兩者偏差不大于設(shè)定的誤差值，則校準成功。
[0009]進一步的，若自動校準方法的步驟執(zhí)行三次以上，仍未校準成功，則觸發(fā)相應故障和停機。
[0010]進一步的，在變槳軸承內(nèi)圈上安裝觸發(fā)擋板，感應接近開關(guān)與觸發(fā)擋板配合使用，觸發(fā)擋板隨葉片一起轉(zhuǎn)動。
[0011]進一步的，感應接近開關(guān)的觸點接入變槳驅(qū)動器的一個DI端口。
[0012]進一步的，使用變槳系統(tǒng)中原有的編碼器來測試槳距角；在葉片開槳之前，手動轉(zhuǎn)動葉片到零刻度線，編碼器測得的當前角度值與零刻度線的差值作為修正值；用修正值對設(shè)定角度值進行修正。
[0013]進一步的，上述的感應接近開關(guān)輸出電平發(fā)生變化為低電平變?yōu)楦唠娖?；上述的感應接近開關(guān)輸出電平變化為高電平變?yōu)榈碗娖健?br> [0014]進一步的，在葉片收槳之前，要繼續(xù)開槳設(shè)定的時間。
[0015]本發(fā)明提供了一種葉片位置自動校準的方法，在輪轂鑄件設(shè)定角度值處安裝感應接近開關(guān)，在感應接近開關(guān)輸出的電平變化時，利用編碼器同時測得的角度值來對槳距角進行自動校準；然后檢測槳距角，與校準后的設(shè)定值再進行比較，判斷校準是否成功，如果沒有成功，一直循環(huán)下去，直至該自動校準方法執(zhí)行了三次以上，若仍未校準成功，則觸發(fā)相應故障并停機維修。保證了槳距角的準確性和精確度，提高了風機運行的可靠性及發(fā)電效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明硬件系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖2是感應接近開關(guān)狀態(tài)與槳距角之間的邏輯關(guān)系示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明控制流程圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0020]設(shè)置一設(shè)定角度值，在輪轂鑄件設(shè)定角度值處安裝一感應接近開關(guān)。
[0021]本發(fā)明提供一種風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，步驟為:控制葉片轉(zhuǎn)動，當感應接近開關(guān)輸出電平發(fā)生變化時，測得此時的槳距角，將該設(shè)定角度值替換此時的槳距角。
[0022]在進行自動校準方法的步驟前，葉片開槳，當感應接近開關(guān)輸出電平變化時，若當前的槳距角和設(shè)定角度值的偏差大于設(shè)定的誤差值，則執(zhí)行自動校準方法的步驟。
[0023]執(zhí)行完該自動校準方法的步驟后，再次開槳，當感應接近開關(guān)輸出電平變化時，對比當前的槳距角和該設(shè)定角度值，若兩者偏差還大于設(shè)定的誤差值，則校準失敗，執(zhí)行自動校準方法的步驟；若兩者偏差不大于設(shè)定的誤差值，則校準成功。
[0024]若該自動校準方法的步驟執(zhí)行三次以上，仍未校準成功，則觸發(fā)相應故障和停機。
[0025]基于以上技術(shù)方案，結(jié)合附圖，以下給出一【具體實施方式】。
[0026]由于一個風電發(fā)電系統(tǒng)具有三個葉片，所以一共應該安裝三個感應接近開關(guān)和觸發(fā)擋板，又，三個葉片和葉片配置的變槳系統(tǒng)完全相同，所以，這里以其中一個葉片和其變槳系統(tǒng)作為【具體實施方式】。
[0027]如圖1所示，在輪轂鑄件上靠近停機位置附近的某一特定位置，以80°為例，安裝一個感應接近開關(guān)，與其配合使用的觸發(fā)擋板安裝于變槳軸承內(nèi)圈上，隨葉片一起轉(zhuǎn)動；該擋板的尺寸及安裝位置滿足圖2所示的觸發(fā)狀態(tài)與槳距角之間的關(guān)系。變槳驅(qū)動器的U、V、W接變槳電機的三相電，編碼器連接變槳驅(qū)動器，用于反饋槳距角。
[0028]該感應接近開關(guān)的觸點接入變槳驅(qū)動器的一個DI端口，用于反饋該感應接近開關(guān)的觸發(fā)狀態(tài)。
[0029]將感應接近開關(guān)的位置上傳至主控系統(tǒng)中，設(shè)定為參數(shù)α !的初始化值，即a i初始化值為80°。
[0030]在風機第一次吊裝后，通過手動操作盒轉(zhuǎn)動葉片到零刻度線，記錄下當前編碼器的角度值，當前編碼器的角度值與零刻度線的差值作為修正值；再用該修正值對參數(shù)α !的初始化值進行修正，從而得到感應接近開關(guān)的精確位置。
[0031 ] 在整個葉片位置自動校準方法中，主控系統(tǒng)整體進行控制。
[0032]參數(shù)α ,的初始化值修正后，風機正常啟動。首先，葉片開槳，驅(qū)動器通過DI端口實時監(jiān)測感應接近開關(guān)的狀態(tài)，并上傳給主控系統(tǒng)。當檢測到該DI端口的輸入電平變化時，設(shè)定為由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r，表明葉片到達感應接近開關(guān)所處的位置。此時，主控系統(tǒng)對比當前的槳距角和參數(shù)Q1修正后的值:設(shè)定一誤差值，以0.5°為例，若當前的槳距角和參數(shù)\修正后的值的偏差大于0.5°，認為當前槳距角不正確，則執(zhí)行自動校準；若二者偏差不大于0.5°，認為其偏差在合理的范圍之內(nèi)，葉片角度位置正常，則繼續(xù)正常啟機運行，不執(zhí)行自動校準。
[0033]為保證收槳時能可靠的檢測到感應接近開關(guān)的電平跳變信號，延時開槳時間，繼續(xù)開槳一設(shè)定的時間，設(shè)定為2s。
[0034]若執(zhí)行自動校準，則,開槳延時時間到了之后,主控系統(tǒng)執(zhí)行收槳動作并同時檢測感應接近開關(guān)的狀態(tài)。當檢測到該DI端口的輸入電平發(fā)生變化時，設(shè)定為由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r，即當檢測到感應接近開關(guān)觸發(fā)的上升沿信號時，表明葉片到達感應接近開關(guān)所處的位置，將h修正后的值替換為變槳電機編碼器的當前角度值，并繼續(xù)收槳至停機完成。
[0035]執(zhí)行上述自動校準方法之后，葉片再次開槳，主控系統(tǒng)再次對比感應接近開關(guān)觸點電平跳變時的葉片角度值與參數(shù)α !修正后的值:若二者偏差不大于0.5°，認為校準成功，則繼續(xù)開槳運行；若二者偏差大于0.5°，則認為自動校準失敗，并再次執(zhí)行自動校準。
[0036]綜上，在主控系統(tǒng)的控制下，先進行開槳，判斷是否需要校準，若需要校準，則進行校準，將參數(shù)α !修正后的值替換為變槳電機編碼器的當前值；并再次開槳，再次對比感應接近開關(guān)觸點電平跳變時的葉片角度值與h修正后的值:若二者偏差不大于0.5°，認為校準成功，則繼續(xù)開槳運行；若二者偏差大于0.5°，則認為自動校準失敗，并再次執(zhí)行自動校準，將參數(shù)O1修正后的值替換為變槳電機編碼器的當前值。按照上述自動校準方法，一直循環(huán)進行葉片開槳和收槳動作，自動進行槳距角的校準。
[0037]若自動校準執(zhí)行次數(shù)，即葉片收槳超過三次，仍未校準成功，則觸發(fā)相應故障，并停機等待檢修人員進行檢修。
[0038]如圖3所示，為本發(fā)明自動校準方法的控制流程圖。
[0039]本發(fā)明在增加簡單硬件的基礎(chǔ)上，通過相關(guān)控制邏輯實現(xiàn)了葉片位置的自動校準，保證了葉片角度位置的準確性和精確度。從而使葉片工作在真正的最優(yōu)槳距角上，降低了風機運行的疲勞載荷，也提高了風機運行的可靠性及發(fā)電效率。
[0040]以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，設(shè)置一個設(shè)定角度值，在變槳系統(tǒng)輪轂鑄件設(shè)定角度值處安裝一個感應接近開關(guān)； 所述自動校準方法的步驟為: 控制葉片轉(zhuǎn)動，當感應接近開關(guān)輸出電平發(fā)生變化時，測得此時的槳距角，將所述設(shè)定角度值替換測得的槳距角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，所述控制葉片轉(zhuǎn)動為葉片收槳；在所述自動校準方法的步驟前，自動校準方法還包括如下步驟:葉片開槳，當感應接近開關(guān)輸出電平變化時，若當前的槳距角和設(shè)定角度值的偏差大于一個設(shè)定的誤差值，則執(zhí)行所述自動校準方法的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，在執(zhí)行完所述自動校準方法的步驟后，再次開槳，當感應接近開關(guān)輸出電平變化時，對比當前的槳距角和所述設(shè)定角度值，若兩者偏差還大于所述設(shè)定的誤差值，則校準失敗，執(zhí)行所述自動校準方法的步驟；若兩者偏差不大于所述設(shè)定的誤差值，則校準成功。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，若所述自動校準方法的步驟執(zhí)行三次以上，仍未校準成功，則觸發(fā)相應故障和停機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，在變槳軸承內(nèi)圈上安裝觸發(fā)擋板，感應接近開關(guān)與所述觸發(fā)擋板配合使用，觸發(fā)擋板隨葉片一起轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，所述感應接近開關(guān)的觸點接入變槳驅(qū)動器的一個DI端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，使用變槳系統(tǒng)中原有的編碼器來測試槳距角；在所述葉片開槳之前，手動轉(zhuǎn)動葉片到零刻度線，編碼器測得的當前角度值與零刻度線的差值作為修正值；用所述修正值對所述設(shè)定角度值進行修正。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，所述感應接近開關(guān)輸出電平發(fā)生變化為低電平變?yōu)楦唠娖?；所述感應接近開關(guān)輸出電平變化為高電平變?yōu)榈碗娖健?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風電機組變槳系統(tǒng)葉片位置自動校準方法，其特征在于，在所述葉片收槳之前，要繼續(xù)開槳設(shè)定的時間。
【文檔編號】F03D7/00GK104196679SQ201410410459
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】高亞春, 袁金庫, 盧仁寶, 程林志, 史航, 蘇中瑩, 張小偉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 許繼集團有限公司, 許昌許繼風電科技有限公司