一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制方法，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)速控制器實(shí)現(xiàn)變量馬達(dá)擺角控制，使液壓系統(tǒng)的高壓壓力迅速降低，從而增大定量泵的轉(zhuǎn)速，以此將剩余功率存儲(chǔ)到風(fēng)輪；當(dāng)風(fēng)輪儲(chǔ)存能量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，功率控制器控制比例節(jié)流閥開(kāi)度，將系統(tǒng)多余能量轉(zhuǎn)化為熱能。系統(tǒng)中可控變量包括比例節(jié)流閥控制信號(hào)和變量馬達(dá)斜盤(pán)擺角控制信號(hào)。本發(fā)明采用雙變量控制策略，控制系統(tǒng)具有兩個(gè)被控變量，兩者協(xié)調(diào)控制；提出了兩控制變量協(xié)調(diào)控制方法及能量分配方案；增加比例節(jié)流單元，使整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)加快，同時(shí)系統(tǒng)多一個(gè)可調(diào)參數(shù)，使控制更加靈活。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)，用液壓傳動(dòng)設(shè)備以及液壓控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)和直驅(qū)式傳動(dòng)系統(tǒng)，特別涉及一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能資源是清潔的可再生能源，不消耗任何燃料，也不產(chǎn)生二氧化碳，不污染環(huán)境。風(fēng)力發(fā)電是新能源技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開(kāi)發(fā)條件和極具商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。世界上很多國(guó)家，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，已意識(shí)到風(fēng)電在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、緩解環(huán)境污染等方而的重要性，對(duì)風(fēng)電的開(kāi)發(fā)給予了高度重視。
[0003]從風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生到現(xiàn)在，風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)歷了齒輪箱式、直驅(qū)式及近幾年剛出現(xiàn)的液壓型三種傳動(dòng)形式。
[0004]目前，齒輪箱式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于出現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)相對(duì)成熟，應(yīng)用廣泛。其主要包括風(fēng)輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、整流器及逆變器等部分，齒輪箱為其關(guān)鍵零部件，輸入為風(fēng)輪的低轉(zhuǎn)速，輸出為發(fā)電機(jī)的高轉(zhuǎn)速，兩者具有穩(wěn)定的增速比。目前齒輪箱式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)一般采用雙饋異步發(fā)電機(jī)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過(guò)控制整流、遞變系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變速恒頻。
[0005]直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組省略齒輪箱，風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)直接連接，發(fā)電機(jī)通過(guò)整流器、逆變器等與電網(wǎng)相連。由于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較低，要求直接連接的發(fā)電機(jī)能夠在低轉(zhuǎn)速下正常運(yùn)行，發(fā)電機(jī)極數(shù)較多，體積大，重量大，并且實(shí)現(xiàn)變頻恒速的電子控制方法復(fù)雜。
[0006]液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用定量泵-變量馬達(dá)閉式液壓回路，風(fēng)輪與定量泵連接，變量馬達(dá)與發(fā)電機(jī)連接，采用液壓系統(tǒng)代替齒輪箱，將風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)的剛性連接轉(zhuǎn)化為柔性連接，在風(fēng)速較大及風(fēng)速波動(dòng)劇烈情況下，有良好的阻尼緩沖作用，有效延長(zhǎng)機(jī)組壽命。綜合檢測(cè)分析風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、風(fēng)速及定量泵出口流量，控制變量馬達(dá)的擺角，使馬達(dá)始終運(yùn)轉(zhuǎn)在1500r/min, 4極同步發(fā)電機(jī)輸送到電網(wǎng)的電能頻率為50Hz，滿(mǎn)足電網(wǎng)頻率要求。
[0007]與其他風(fēng)力發(fā)電機(jī)一樣，液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要具備低電壓穿越能力，即當(dāng)電網(wǎng)故障或擾動(dòng)引起風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓跌落時(shí)，在一定電壓跌落的范圍內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組能夠不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。并向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而“穿越”這個(gè)低電壓時(shí)間(區(qū)域)。
[0008]我國(guó)對(duì)風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越過(guò)程提出了明確要求:1)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組具有在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠保持并網(wǎng)運(yùn)行625ms的低電壓穿越能力；
2)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組保持并網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于目前尚不具備低電壓穿越能力且已投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)，應(yīng)積極開(kāi)展機(jī)組改造工作，以具備低電壓穿越能力；3)對(duì)故障期間沒(méi)有切出電網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)，其有功功率在故障切除后快速恢復(fù)，以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復(fù)至故障前的值。
[0009]目前，液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r:
[0010]中國(guó)專(zhuān)利CN200980136335.3中，挪威ChapDrive公司研發(fā)的渦輪機(jī)速度控制系統(tǒng)，采用定量泵-變量馬達(dá)閉式液壓系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度反饋控制環(huán)和壓力反饋控制環(huán)，分別通過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)和壓力信號(hào)設(shè)定變量馬達(dá)排量，有效的實(shí)現(xiàn)低電壓穿越控制。而其控制變量只有馬達(dá)擺角，可調(diào)參數(shù)較少，控制不夠靈活。
[0011]歐洲專(zhuān)利EP2481917A1A中，挪威ChapDrive公司提出了一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括控制單元和一個(gè)跨接在高壓管路和低壓管路之間的流量控制閥，電網(wǎng)的電壓被發(fā)送到控制單元，流量控制閥從控制單元中接收信號(hào)，進(jìn)而控制高壓管路到低壓管路的油液流動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。該方法存在變量馬達(dá)擺角和流量控制閥兩個(gè)控制變量，控制更加靈活，但未對(duì)控制過(guò)程中兩控制變量協(xié)調(diào)控制方法及能量分配方案進(jìn)行闡述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制方法，用于電網(wǎng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致電網(wǎng)電壓暫態(tài)跌落時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。該控制方法具備傳統(tǒng)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)靈活、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了其控制變量單一的缺點(diǎn)。
[0013]為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0014]一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制方法，實(shí)現(xiàn)該控制方法的液壓系統(tǒng)硬件配置包括風(fēng)輪1、第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器2、定量泵3、高壓管路4、第一單向閥5、第一壓力傳感器6、比例節(jié)流閥7、第二壓力傳感器8、流量傳感器9、安全閥10、變量馬達(dá)11、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器12、發(fā)電機(jī)13、多功能儀表14、電網(wǎng)15、補(bǔ)油泵16、溢流閥17、油箱18、第二單向閥19、低壓管路20、風(fēng)速傳感器21、功率控制器22和轉(zhuǎn)速控制器23等元件和裝置；
[0015]風(fēng)輪I直接與定量泵3同軸連接，并在連接軸上布置第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器2，風(fēng)輪附近安裝風(fēng)速傳感器21 ;定量泵3進(jìn)油口從低壓管路20吸油，壓油口通過(guò)高壓管路4輸出高壓油，高壓管路4上串聯(lián)比例節(jié)流閥7，并在比例節(jié)流閥7前后的高壓管路4上分別布置第一壓力傳感器6、第二壓力傳感器8和流量傳感器9 ;安全閥10跨接在高壓管路4和低壓管路20之間，防止高壓管路4過(guò)載；變量馬達(dá)11吸油口與高壓管路4相連，其排油口與低壓管路20相連，變量馬達(dá)11同軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)13發(fā)電，輸入電能到電網(wǎng)15，變量馬達(dá)11與發(fā)電機(jī)13連接軸上安裝第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器12，并在電網(wǎng)15與發(fā)電機(jī)13之間安裝多功能儀表14 ;補(bǔ)油泵16吸油口與油箱18相連，其壓油口分別連接第一單向閥5和第二單向閥19，進(jìn)而通過(guò)高低壓力管路為系統(tǒng)補(bǔ)油，溢流閥17跨接在補(bǔ)油泵壓油口與油箱18之間，用于設(shè)定補(bǔ)油泵出口壓力；功率控制器22輸入端連接轉(zhuǎn)矩傳感器2、第一壓力傳感器6、第二壓力傳感器8、多功能儀表14和風(fēng)速傳感器21，其輸出端連接比例節(jié)流閥7 ;轉(zhuǎn)速控制器23輸入端連接流量傳感器9、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器12和多功能儀表14，其輸出端連接變量馬達(dá)11 ;
[0016]控制方法包括如下內(nèi)容:
[0017]當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，首先轉(zhuǎn)速控制器23控制變量馬達(dá)11擺角:轉(zhuǎn)速控制器23通過(guò)第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器12采集發(fā)電機(jī)13轉(zhuǎn)速，流量傳感器9采集節(jié)流后流量，多功能儀表14采集電網(wǎng)頻率，然后轉(zhuǎn)速控制器23輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)變量馬達(dá)11擺角控制，增大變量馬達(dá)11的排量，使液壓系統(tǒng)的高壓壓力迅速降低，從而增大定量泵3的轉(zhuǎn)速，以此將剩余功率存儲(chǔ)到風(fēng)輪I;
[0018]當(dāng)風(fēng)輪I儲(chǔ)存能量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，功率控制器22控制比例節(jié)流閥7:首先功率控制器22通過(guò)風(fēng)速傳感器21采集風(fēng)速，第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器2采集風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，第一壓力傳感器6采集節(jié)流前壓力、第二壓力傳感器8采集節(jié)流后壓力、多功能儀表14采集發(fā)電機(jī)13功率，然后功率傳感器22輸出控制信號(hào)，控制比例節(jié)流閥7開(kāi)度，將系統(tǒng)多余能量轉(zhuǎn)化為熱倉(cāng)泛;
[0019]通過(guò)比例節(jié)流閥7和變量馬達(dá)11擺角的協(xié)同控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)13瞬態(tài)特性進(jìn)行控制，并對(duì)系統(tǒng)中多余能量實(shí)施合理分配，從而實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。
[0020]本發(fā)明是由定量泵變量馬達(dá)回路上功率控制的比例節(jié)流閥和閉式定量泵變量馬達(dá)速度控制系統(tǒng)二部分組成，使整套系統(tǒng)有兩個(gè)可控制變量:比例節(jié)流閥7和變量馬達(dá)11擺角。
[0021]本發(fā)明在電網(wǎng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致電網(wǎng)電壓暫態(tài)跌落時(shí)，對(duì)液壓系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)瞬態(tài)特性進(jìn)行控制，并對(duì)系統(tǒng)中多余能量實(shí)施合理分配。液壓系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)瞬態(tài)控制具體方法為:當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致電網(wǎng)電壓暫態(tài)跌落時(shí)，通過(guò)控制變量馬達(dá)擺角，實(shí)現(xiàn)變量馬達(dá)與發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩匹配，保證發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。能量分配原則為變量馬達(dá)擺角控制優(yōu)先，在保證風(fēng)輪能量?jī)?chǔ)存限度的前提下，將系統(tǒng)中的多余能量?jī)?chǔ)存到風(fēng)輪，同時(shí)對(duì)風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)，為風(fēng)輪轉(zhuǎn)速提升預(yù)留能量空間，最后設(shè)定風(fēng)輪能量?jī)?chǔ)存值，當(dāng)風(fēng)輪儲(chǔ)存能量達(dá)到設(shè)定值時(shí)比例節(jié)流閥作用，將系統(tǒng)中剩余的能量轉(zhuǎn)化為熱能。
[0022]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0023]I)具有兩個(gè)被控變量，兩者互相協(xié)調(diào)，控制更加靈活，避免了單一控制對(duì)象的局限性，便于低電壓穿越過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率控制和轉(zhuǎn)速控制，確保低電壓穿越控制過(guò)程中的快速性和可靠性；
[0024]2)提出了兩控制變量協(xié)調(diào)控制方法及能量分配方案，便于兩個(gè)被控量的具體協(xié)調(diào)控制以及控制過(guò)程中能量的分配；
[0025]3)在液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制系統(tǒng)中增加比例節(jié)流閥，使整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)加快，同時(shí)系統(tǒng)多一個(gè)可調(diào)參數(shù)，使控制更加靈活。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1表示本發(fā)明的液壓原理及硬件配置系統(tǒng)圖；
[0027]圖2表示本發(fā)明的控制系統(tǒng)原理圖；
[0028]圖3表示本發(fā)明的控制程序圖；
[0029]圖4表示本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0031]一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制方法，實(shí)現(xiàn)該控制方法的液壓系統(tǒng)如圖1所示，其硬件配置包括風(fēng)輪1、第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器2、定量泵3、高壓管路4、第一單向閥
5、第一壓力傳感器6、比例節(jié)流閥7、第二壓力傳感器8、流量傳感器9、安全閥10、變量馬達(dá)
11、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器12、發(fā)電機(jī)13、多功能儀表14、電網(wǎng)15、補(bǔ)油泵16、溢流閥17、油箱18、第二單向閥19、低壓管路20、風(fēng)速傳感器21、功率控制器22、轉(zhuǎn)速控制器23;
[0032]風(fēng)輪I直接與定量泵3同軸連接，并在連接軸上布置第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器2，風(fēng)輪附近安裝風(fēng)速傳感器21 ;定量泵3進(jìn)油口從低壓管路20吸油，壓油口通過(guò)高壓管路4輸出高壓油，高壓管路4上串聯(lián)比例節(jié)流閥7，并在比例節(jié)流閥7前后的高壓管路4上分別布置第一壓力傳感器6、第二壓力傳感器8和流量傳感器9 ;安全閥10跨接在高壓管路4和低壓管路20之間，防止高壓管路4過(guò)載；變量馬達(dá)11吸油口與高壓管路4相連，其排油口與低壓管路20相連，變量馬達(dá)11同軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)13發(fā)電，輸入電能到電網(wǎng)15，變量馬達(dá)11與發(fā)電機(jī)13連接軸上安裝第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器12，并在電網(wǎng)15與發(fā)電機(jī)13之間安裝多功能儀表14 ;補(bǔ)油泵16吸油口與油箱18相連，其壓油口分別連接第一單向閥5和第二單向閥19，進(jìn)而通過(guò)高低壓力管路為系統(tǒng)補(bǔ)油，溢流閥17跨接在補(bǔ)油泵壓油口與油箱18之間，用于設(shè)定補(bǔ)油泵出口壓力；功率控制器22輸入端連接轉(zhuǎn)矩傳感器2、第一壓力傳感器6、第二壓力傳感器8、多功能儀表14和風(fēng)速傳感器21，其輸出端連接比例節(jié)流閥7 ;轉(zhuǎn)速控制器23輸入端連接流量傳感器9、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器12和多功能儀表14，其輸出端連接變量馬達(dá)11;
[0033]當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，通過(guò)上述液壓系統(tǒng)及硬件配置，調(diào)整變量馬達(dá)11擺角和比例節(jié)流閥7開(kāi)口度，將系統(tǒng)中的多余能量一方面以動(dòng)能形式儲(chǔ)存到風(fēng)輪1，一方面通過(guò)節(jié)流轉(zhuǎn)化為熱能，以實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。
[0034]圖2所示是本發(fā)明的控制系統(tǒng)原理圖。風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪I在風(fēng)力作用下驅(qū)動(dòng)定量泵3將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為液壓能，經(jīng)過(guò)比例節(jié)流閥7控制傳遞到變量馬達(dá)11，與變量馬達(dá)11直接連接的發(fā)電機(jī)13將電能輸入電網(wǎng)15。具體控制過(guò)程如下:
[0035]轉(zhuǎn)速控制器23控制變量馬達(dá)11擺角:首先轉(zhuǎn)速控制器23通過(guò)第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器12采集發(fā)電機(jī)13轉(zhuǎn)速，流量傳感器9采集節(jié)流后流量，多功能儀表14采集電網(wǎng)頻率，然后轉(zhuǎn)速控制器23輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)變量馬達(dá)11擺角控制，增大變量馬達(dá)11的排量，使液壓系統(tǒng)的高壓壓力迅速降低，從而增大定量泵3的轉(zhuǎn)速，以此將剩余功率存儲(chǔ)到風(fēng)輪I。
[0036]當(dāng)風(fēng)輪I儲(chǔ)存能量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，功率控制器22控制比例節(jié)流閥7:首先功率控制器22通過(guò)風(fēng)速傳感器21采集風(fēng)速，第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器2采集風(fēng)輪I轉(zhuǎn)速，第一壓力傳感器6采集節(jié)流前壓力、第二壓力傳感器8采集節(jié)流后壓力、多功能儀表14采集發(fā)電機(jī)13功率，然后功率傳感器22輸出控制信號(hào)，控制比例節(jié)流閥7開(kāi)度，將系統(tǒng)多余能量轉(zhuǎn)化為熱倉(cāng)泛。
[0037]圖3所示是本發(fā)明的控制程序圖。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，首先轉(zhuǎn)速控制器23控制變量馬達(dá)11擺角:轉(zhuǎn)速控制器23通過(guò)第二速轉(zhuǎn)矩傳感器12采集發(fā)電機(jī)13轉(zhuǎn)速，流量傳感器9采集節(jié)流后流量，多功能儀表14采集電網(wǎng)頻率，然后轉(zhuǎn)速控制器23輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)變量馬達(dá)11擺角控制，增大變量馬達(dá)11的排量，使液壓系統(tǒng)的高壓壓力迅速降低，從而增大定量泵3的轉(zhuǎn)速，以此將剩余功率存儲(chǔ)到風(fēng)輪I。
[0038]進(jìn)一步當(dāng)風(fēng)輪I儲(chǔ)存能量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，功率控制器22控制比例節(jié)流閥7:首先功率控制器22通過(guò)風(fēng)速傳感器21采集風(fēng)速，第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器2采集風(fēng)輪I轉(zhuǎn)速，第一壓力傳感器6采集節(jié)流前壓力、第二壓力傳感器8采集節(jié)流后壓力、多功能儀表14采集發(fā)電機(jī)13功率，然后功率傳感器22輸出控制信號(hào)，控制比例節(jié)流閥7開(kāi)度，將系統(tǒng)多余能量轉(zhuǎn)化為熱能。[0039]通過(guò)比例節(jié)流閥7和變量馬達(dá)11擺角的協(xié)同控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)13瞬態(tài)特性進(jìn)行控制，并對(duì)系統(tǒng)中多余能量實(shí)施合理分配，從而實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。
[0040]圖4所示是本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)化圖。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，發(fā)電機(jī)13輸出的電磁功率下降，而變量馬達(dá)11輸出功率保持不變，此時(shí)變量馬達(dá)11和發(fā)電機(jī)13轉(zhuǎn)速瞬時(shí)提高，產(chǎn)生剩余能量，若不加以控制，各參數(shù)都會(huì)達(dá)到安全設(shè)定值而導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)運(yùn)行。本發(fā)明采用比例節(jié)流閥7與變量馬達(dá)11擺角雙重控制手段實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。一方面，比例節(jié)流閥7作用將剩余能量轉(zhuǎn)化為節(jié)流損耗；一方面，調(diào)整變量馬達(dá)11擺角，增大變量馬達(dá)11的排量，使液壓系統(tǒng)的高壓壓力迅速降低，從而增大定量泵3的轉(zhuǎn)速，以此將剩余功率存儲(chǔ)到風(fēng)輪1，使風(fēng)輪I加速旋轉(zhuǎn)達(dá)到將剩余功率儲(chǔ)存于風(fēng)輪I的目的。最終降低系統(tǒng)輸出的有功功率，抑制目標(biāo)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，使發(fā)電機(jī)13穩(wěn)定在同步轉(zhuǎn)速。當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，再次調(diào)節(jié)比例節(jié)流閥7和變量馬達(dá)11擺角，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)13發(fā)電功率的10%/s額定功率的速度回升，完成風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越功能。
[0041]本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越控制方法，實(shí)現(xiàn)該控制方法的液壓系統(tǒng)硬件配置包括風(fēng)輪(I)、第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(2)、定量泵(3)、高壓管路(4)、第一單向閥(5)、第一壓力傳感器(6)、比例節(jié)流閥(7)、第二壓力傳感器(8)、流量傳感器(9)、安全閥(10)、變量馬達(dá)(11)、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(12)、發(fā)電機(jī)(13)、多功能儀表(14)、電網(wǎng)(15)、補(bǔ)油泵(16)、溢流閥(17)、油箱(18)、第二單向閥(19)、低壓管路(20)、風(fēng)速傳感器(21)功率控制器(22)、轉(zhuǎn)速控制器(23)等元件和裝置； 風(fēng)輪(I)直接與定量泵(3)同軸連接，并在連接軸上布置第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(2)，風(fēng)輪附近安裝風(fēng)速傳感器(21);定量泵(3)進(jìn)油口從低壓管路(20)吸油，壓油口通過(guò)高壓管路(4)輸出高壓油，高壓管路(4)上串聯(lián)比例節(jié)流閥(7)，并在比例節(jié)流閥(7)前后的高壓管路(4)上分別布置第一壓力傳感器(6)、第二壓力傳感器(8)和流量傳感器(9);安全閥(10)跨接在高壓管路(4)和低壓管路(20)之間，防止高壓管路(4)過(guò)載；變量馬達(dá)(11)吸油口與高壓管路(4)相連，其排油口與低壓管路(20)相連，變量馬達(dá)(11)同軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(13)發(fā)電，輸入電能到電網(wǎng)(15)，變量馬達(dá)(11)與發(fā)電機(jī)(13)連接軸上安裝第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(12)，并在電網(wǎng)(15)與發(fā)電機(jī)(13)之間安裝多功能儀表(14);補(bǔ)油泵(16)吸油口與油箱(18)相連，其壓油口分別連接第一單向閥(5)和第二單向閥(19)，進(jìn)而通過(guò)高低壓力管路為系統(tǒng)補(bǔ)油，溢流閥(17)跨接在補(bǔ)油泵壓油口與油箱(18)之間，用于設(shè)定補(bǔ)油泵出口壓力；功率控制器(22)輸入端連接轉(zhuǎn)矩傳感器(2)、第一壓力傳感器(6)、第二壓力傳感器(8 )、多功能儀表(14)和風(fēng)速傳感器(21)，其輸出端連接比例節(jié)流閥(7 );轉(zhuǎn)速控制器(23)輸入端連接流量傳感器(9)、第二轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(12)和多功能儀表(14)，其輸出端連接變量馬達(dá)(11); 其特征在于:該控制方法包括如下內(nèi)容: 當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，首先轉(zhuǎn)速控制器(23)控制變量馬達(dá)(11)擺角:轉(zhuǎn)速控制器(23)通過(guò)第二速轉(zhuǎn)矩傳感器(12)采集發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，流量傳感器(9)采集節(jié)流后流量，多功能儀表(14)采集電網(wǎng)頻率，然后轉(zhuǎn)速控制器(23)輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)變量馬達(dá)(11)擺角控制，增大變量馬達(dá)(11)的排量，使液壓系統(tǒng)的高壓壓力迅速降低，從而增大定量泵(3)的轉(zhuǎn)速，以此將剩余功率存儲(chǔ)到風(fēng)輪； 當(dāng)風(fēng)輪儲(chǔ)存能量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，功率控制器控制(22)比例節(jié)流閥(7):首先功率控制器(22)通過(guò)風(fēng)速傳感器(21)采集風(fēng)速，第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(2)采集風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，第一壓力傳感器(6)采集節(jié)流前壓力、第二壓力傳感器(8)采集節(jié)流后壓力、多功能儀表(14)采集發(fā)電機(jī)功率，然后功率傳感器(22)輸出控制信號(hào)，控制比例節(jié)流閥開(kāi)度，將系統(tǒng)多余能量轉(zhuǎn)化為熱能； 通過(guò)比例節(jié)流閥和變量馬達(dá)擺角的協(xié)同控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)瞬態(tài)特性進(jìn)行控制，并對(duì)系統(tǒng)中多余能量實(shí)施合理分配，從而實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103779873SQ201410015144
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】孔祥東, 艾超, 閆桂山, 宋豫 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)