本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的剎車系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：

目前，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般都設(shè)有兩級(jí)剎車，即：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳系統(tǒng)和高速軸處的機(jī)械剎車。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的剎車控制方式是在控制系統(tǒng)的控制下，將兩組剎車根據(jù)故障等級(jí)的不同相應(yīng)組合。當(dāng)故障等級(jí)較低時(shí)，只投入變槳系統(tǒng)剎車即可；當(dāng)故障等級(jí)較高時(shí)，則需要將變槳系統(tǒng)和高速軸處的機(jī)械剎車全部投入，其判定條件是機(jī)組的轉(zhuǎn)速。一般是先投入變槳系統(tǒng)剎車，當(dāng)機(jī)組的葉輪轉(zhuǎn)速降低到3轉(zhuǎn)或者5轉(zhuǎn)時(shí)，再投入高速軸處的機(jī)械剎車，以幫助機(jī)組能夠快速靜止下來。

這種傳統(tǒng)的剎車方式主要依靠風(fēng)電機(jī)組本身的剎車系統(tǒng)，用減少風(fēng)電機(jī)組本身對(duì)風(fēng)能的吸收，或者增加風(fēng)電機(jī)組阻尼的方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)組制動(dòng)。這種方式受制于剎車系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)效，最大的缺點(diǎn)是給機(jī)組帶來巨大的沖擊載荷和機(jī)組振動(dòng)，給機(jī)組的機(jī)械性能和安全性都是巨大的考驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組剎車控制的缺點(diǎn)，提出一種新的風(fēng)電機(jī)組剎車系統(tǒng)的控制方法。

本發(fā)明采用安裝在風(fēng)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)口的百葉窗作為剎車系統(tǒng)，利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制百葉窗的開合，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)量，改變進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)速大小來實(shí)現(xiàn)停機(jī)。百葉窗與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)通過機(jī)艙中央控制器連接，機(jī)艙中央控制器通過總線執(zhí)行指令，控制百葉窗的開合。

根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率不同，每臺(tái)機(jī)組可設(shè)置數(shù)量不同的百葉窗。

所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)使用的核心控制器是bachmann PLC，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)使用fastbus通訊方式使控制系統(tǒng)的PLC的模塊之間完成通訊；

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)對(duì)多個(gè)百葉窗分別控制：根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障等級(jí)不同開啟和關(guān)閉不同數(shù)量的百葉窗，根據(jù)故障等級(jí)不同控制開啟和關(guān)閉百葉窗的速度。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)速需要和實(shí)際風(fēng)速來確定百葉窗的開啟和關(guān)閉位置。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)對(duì)百葉窗剎車系統(tǒng)的控制方法如下：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)開始上電自檢，首先判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否故障，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不啟動(dòng)，百葉窗處于關(guān)閉狀態(tài)，待機(jī)組故障復(fù)位，重新啟動(dòng)機(jī)組，此時(shí)打開百葉窗。如果控制系統(tǒng)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無故障，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入啟動(dòng)階段，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)計(jì)算百葉窗開啟角度，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組滿足并網(wǎng)條件，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)發(fā)出并網(wǎng)指令。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出沒有達(dá)到額定功率，則保持百葉窗一直處于開啟狀態(tài)；如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出達(dá)到額定功率，控制系統(tǒng)重新計(jì)算百葉窗開啟的角度，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維持在額定功率。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)判斷機(jī)組是否故障，如果出現(xiàn)故障，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)計(jì)算百葉窗速度，按照計(jì)算出的速度關(guān)閉百葉窗，保證機(jī)組安全停機(jī)。

百葉窗的開啟角度的計(jì)算依據(jù)是當(dāng)前的風(fēng)速，控制目標(biāo)是把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制在額定轉(zhuǎn)速，所以當(dāng)風(fēng)速增加時(shí)減小百葉窗的開啟速度，當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)增加百葉窗的開啟角度。

百葉窗的開啟速度的另一依據(jù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障等級(jí)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障等級(jí)包括機(jī)組出現(xiàn)嚴(yán)重故障的緊急停機(jī)：嚴(yán)重故障包括轉(zhuǎn)速過高，振動(dòng)過大等；機(jī)組出現(xiàn)一般故障一般停機(jī)，一般故障包括發(fā)電機(jī)溫度高，風(fēng)速超出機(jī)組運(yùn)行范圍等，以及正常停機(jī)：即機(jī)組沒有故障的人工停機(jī)。緊急停機(jī)時(shí)百葉窗的關(guān)閉速度最快，一般停機(jī)時(shí)百葉窗關(guān)閉速度居中，正常停機(jī)時(shí)百葉窗關(guān)閉的速度最慢。

風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)具有不間斷電源，百葉窗也連接有不間斷電源，以保證在電網(wǎng)掉電的時(shí)候機(jī)組可以執(zhí)行停機(jī)。

本發(fā)明實(shí)施簡(jiǎn)便，又可以有效的起到保護(hù)作用，主要優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明采用的百葉窗剎車方式主要是靠改變進(jìn)入機(jī)組的風(fēng)速大小來實(shí)現(xiàn)停機(jī)的，是從源頭降低能量的吸收，這樣就大大的降低了機(jī)組需要承受的載荷，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性能；

2)控制系統(tǒng)通過控制多個(gè)百葉窗的開合實(shí)現(xiàn)機(jī)組的停機(jī)，當(dāng)任何一個(gè)百葉窗故障時(shí)可以啟動(dòng)其他的百葉窗實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性能；

3)控制系統(tǒng)可以根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速需求及風(fēng)速情況，控制百葉窗的開合角度及開合速度，從而使機(jī)組的控制更加平穩(wěn)。

附圖說明

圖1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2百葉窗剎車電氣原理圖；

圖3百葉窗剎車動(dòng)作流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明。

本發(fā)明采用百葉窗作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的剎車系統(tǒng)。

本發(fā)明采用百葉窗作為剎車系統(tǒng)，利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制百葉窗的開合，以改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)量，改變進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)速大小來實(shí)現(xiàn)停機(jī)。百葉窗與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)通過機(jī)艙中央控制器連接，機(jī)艙中央控制器通過總線執(zhí)行指令，控制百葉窗的開合。

所述的百葉窗安裝在風(fēng)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)口，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率不同，每臺(tái)機(jī)組可設(shè)置數(shù)量不同的百葉窗，本實(shí)施例采用一臺(tái)百葉窗，該百葉窗安裝在葉片前部。

如圖2所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)包括為百葉窗提供不間斷電源的UPS、實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制的PLC、為PLC提供24V電源的開關(guān)電源、230V交流供電母線、24V直流供電母線、控制用接觸器，以及接觸器輔助觸點(diǎn)。其中接觸器輔助觸點(diǎn)13/14，23/24，33/34，43/44分別隸屬于接觸器K1，K2，K3，K4。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上電以后，若風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沒有故障。UPS和開關(guān)電源通過230V交流供電母線和24V直流供電母線為百葉窗和PLC供電。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組K1，K2，K3，K4啟動(dòng)過程中，控制系統(tǒng)的PLC根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)況以及當(dāng)前的轉(zhuǎn)速需求向四個(gè)接觸器K1，K2，K3，K4發(fā)出動(dòng)作指令，接觸器輔助觸點(diǎn)相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作，開啟百葉窗。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組達(dá)到額定功率以上，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)況計(jì)算出百葉窗開啟角度，通過PLC下發(fā)至接觸器的指令動(dòng)態(tài)調(diào)整百葉窗角度；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障停機(jī)，控制系統(tǒng)PLC根據(jù)故障等級(jí)不同計(jì)算需要關(guān)閉的百葉窗的關(guān)閉速度，調(diào)整百葉窗至關(guān)閉狀態(tài)，保證機(jī)組停機(jī)。

圖3所示為控制系統(tǒng)控制百葉窗剎車動(dòng)作流程。如圖3所示，步驟101，系統(tǒng)開始上電自檢，步驟102，判斷系統(tǒng)是否故障，如果故障進(jìn)入步驟108，報(bào)機(jī)組故障，否則進(jìn)入步驟103，機(jī)組進(jìn)入啟動(dòng)階段，同時(shí)開始步驟104，PLC計(jì)算百葉窗角度及數(shù)量1，步驟105，判斷機(jī)組是否故障，如果故障，進(jìn)入步驟108，報(bào)機(jī)組故障，否則進(jìn)入步驟106，判讀機(jī)組是否達(dá)到額定功率，如果沒有達(dá)到額定功率，返回步驟104，如果達(dá)到額定功率，進(jìn)入步驟107，PLC計(jì)算百葉窗角度及數(shù)量，步驟108判斷機(jī)組是否故障，如果故障，進(jìn)入步驟109，PLC計(jì)算百葉窗角度及數(shù)量3，程序結(jié)束。