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一种 风 力发电机组 刹车系统的控制方法

阅读：425发布：2023-01-23

专利汇可以提供一种风力发电机组刹车系统的控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种风力发电机组刹车系统的控制方法，以安装在风电机组进风口的百叶窗作为刹车系统，利用风力发电机组控制系统控制百叶窗的开合，以改变风力发电机组的进风量，改变进入风力发电机组的风速大小来实现停机；百叶窗与风力发电机组控制系统通过机舱中央控制器连接，机舱中央控制器通过总线执行指令，控制百叶窗的开合。，下面是一种风力发电机组刹车系统的控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种风力发电机组刹车系统的控制方法，以安装在风力发电机组进风口的百叶窗作为刹车系统，利用风力发电机组控制系统控制百叶窗的开合，控制风力发电机组的进风量，改变进入风力发电机组的风速大小来实现停机；百叶窗与风力发电机组控制系统通过机舱中央控制器连接，机舱中央控制器通过总线执行指令，控制百叶窗的开合，其特征在于，风力发电机组控制系统对百叶窗刹车系统的控制方法如下：
风力发电机组控制系统开始上电自检，首先判断风力发电机组是否故障，如果风力发电机组：故障，则风力发电机组不启动，百叶窗处于关闭状态，待风力发电机组故障复位，重新启动风力发电机组，此时打开百叶窗；如果风力发电机组控制系统判断风力发电机组无故障，则风力发电机组进入启动阶段，风力发电机组控制系统计算百叶窗开启角度，当风力发电机组满足并网条件，风力发电机组控制系统发出并网指令；如果风力发电机组的输出没有达到额定功率，则保持百叶窗一直处于开启状态；如果风力发电机组的输出达到额定功率，风力发电机组控制系统重新计算百叶窗开启的角度，使风力发电机组维持在额定功率；在风力发电机组运行过程中，风力发电机组控制系统实时判断风力发电机组是否故障，如果出现故障，风力发电机组控制系统计算百叶窗开启速度，按照计算出的速度关闭百叶窗，保证风力发电机组安全停机。
2.按照权利要求1所述的风力发电机组刹车系统的控制方法，其特征在于：百叶窗开启角度的计算依据是当前的风速，控制目标是把风力发电机组的转速控制在额定转速，当风速增加时减小百叶窗的开启角度，当风速减小时增加百叶窗的开启角度。
3.按照权利要求1所述的风力发电机组刹车系统的控制方法，其特征在于：百叶窗的开启速度的依据是风力发电机组的故障等级，包括风力发电机组出现严重故障的紧急停机：
严重故障包括转速过高或振动过大；风力发电机组出现一般故障的一般停机：一般故障包括发电机温度高，风速超出风力发电机组运行范围；正常停机：即风力发电机组没有故障的人工停机；紧急停机时百叶窗的关闭速度最快，一般停机时百叶窗关闭速度居中，正常停机时百叶窗关闭的速度最慢。
4.按照权利要求1所述的风力发电机组刹车系统的控制方法，其特征在于：控制系统控制百叶窗刹车动作流程如下：步骤101，风力发电机组刹车系统开始上电自检，步骤102，判断风力发电机组刹车系统是否故障，如果故障进入步骤108，报风力发电机组故障，否则进入步骤103，风力发电机组进入启动阶段，同时开始步骤104，PLC计算百叶窗的开启角度及开启的百叶窗数量，步骤105，判断风力发电机组是否故障，如果故障，进入步骤108，报风力发电机组故障，否则进入步骤106，判读风力发电机组是否达到额定功率，如果没有达到额定功率，返回步骤104，如果达到额定功率，进入步骤107，PLC计算百叶窗的开启角度及开启的百叶窗数量，步骤108判断风力发电机组是否故障，如果故障，进入步骤109，PLC计算百叶窗开启角度及开启的百叶窗数量，程序结束。

说明书全文

一种风 力发电机组 刹车系统的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种风力发电机组的刹车系统的控制方法。

背景技术

[0002] 目前，传统的风力发电机组一般都设有两级刹车，即：风力发电机组的变桨系统和高速轴处的机械刹车。传统的风力发电机组的刹车控制方式是在控制系统的控制下，将两组刹车根据故障等级的不同相应组合。当故障等级较低时，只投入变桨系统刹车即可；当故障等级较高时，则需要将变桨系统和高速轴处的机械刹车全部投入，其判定条件是机组的转速。一般是先投入变桨系统刹车，当机组的叶轮转速降低到3转或者5转时，再投入高速轴处的机械刹车，以帮助机组能够快速静止下来。

[0003] 这种传统的刹车方式主要依靠风电机组本身的刹车系统，用减少风电机组本身对风能的吸收，或者增加风电机组阻尼的方式来实现机组制动。这种方式受制于刹车系统的响应时效，最大的缺点是给机组带来巨大的冲击载荷和机组振动，给机组的机械性能和安全性都是巨大的考验。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服传统风力发电机组刹车控制的缺点，提出一种新的风电机组刹车系统的控制方法。

[0005] 本发明采用安装在风电机组的进风口的百叶窗作为刹车系统，利用风力发电机组控制系统控制百叶窗的开合，控制风力发电机组的进风量，改变进入风力发电机组的风速大小来实现停机。百叶窗与风力发电机组控制系统通过机舱中央控制器连接，机舱中央控制器通过总线执行指令，控制百叶窗的开合。

[0006] 根据风力发电机组的功率不同，每台机组可设置数量不同的百叶窗。

[0007] 所述的风力发电机组控制系统使用的核心控制器是bachmann PLC，风力发电机组控制系统使用fastbus通讯方式使控制系统的PLC的模块之间完成通讯；

[0008] 风力发电机组控制系统对多个百叶窗分别控制：根据风力发电机组故障等级不同开启和关闭不同数量的百叶窗，根据故障等级不同控制开启和关闭百叶窗的速度。在风力发电机组正常运行过程中，控制系统根据转速需要和实际风速来确定百叶窗的开启和关闭位置。

[0009] 风力发电机组控制系统对百叶窗刹车系统的控制方法如下：

[0010] 风力发电机组控制系统开始上电自检，首先判断风力发电机组是否故障，如果风力发电机组故障，则风力发电机组不启动，百叶窗处于关闭状态，待机组故障复位，重新启动机组，此时打开百叶窗。如果控制系统判断风力发电机组无故障，则风力发电机组进入启动阶段，风力发电机组控制系统计算百叶窗开启角度，当风力发电机组满足并网条件，风力发电机组控制系统发出并网指令。如果风力发电机组的输出没有达到额定功率，则保持百叶窗一直处于开启状态；如果风力发电机组的输出达到额定功率，控制系统重新计算百叶窗开启的角度，使风力发电机组维持在额定功率。在风力发电机组运行过程中，风力发电机组控制系统实时判断机组是否故障，如果出现故障，风力发电机组控制系统计算百叶窗速度，按照计算出的速度关闭百叶窗，保证机组安全停机。

[0011] 百叶窗的开启角度的计算依据是当前的风速，控制目标是把风力发电机组的转速控制在额定转速，所以当风速增加时减小百叶窗的开启速度，当风速减小时增加百叶窗的开启角度。

[0012] 百叶窗的开启速度的另一依据是风力发电机组的故障等级。风力发电机组的故障等级包括机组出现严重故障的紧急停机：严重故障包括转速过高，振动过大等；机组出现一般故障一般停机，一般故障包括发电机温度高，风速超出机组运行范围等，以及正常停机：即机组没有故障的人工停机。紧急停机时百叶窗的关闭速度最快，一般停机时百叶窗关闭速度居中，正常停机时百叶窗关闭的速度最慢。

[0013] 风电机组控制系统具有不间断电源，百叶窗也连接有不间断电源，以保证在电网掉电的时候机组可以执行停机。

[0014] 本发明实施简便，又可以有效的起到保护作用，主要优点：

[0015] 1)本发明采用的百叶窗刹车方式主要是靠改变进入机组的风速大小来实现停机的，是从源头降低能量的吸收，这样就大大的降低了机组需要承受的载荷，提高了风力发电机组的安全性能；

[0016] 2)控制系统通过控制多个百叶窗的开合实现机组的停机，当任何一个百叶窗故障时可以启动其他的百叶窗实现风力发电机组停机，提高风力发电机组的安全性能；

[0017] 3)控制系统可以根据风力发电机组的转速需求及风速情况，控制百叶窗的开合角度及开合速度，从而使机组的控制更加平稳。附图说明

[0018] 图1控制系统结构图；

[0019] 图2百叶窗刹车电气原理图；

[0020] 图3百叶窗刹车动作流程图。

具体实施方式

[0021] 以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

[0022] 本发明采用百叶窗作为风力发电机组的刹车系统。

[0023] 本发明采用百叶窗作为刹车系统，利用风力发电机组控制系统控制百叶窗的开合，以改变风力发电机组的进风量，改变进入风力发电机组的风速大小来实现停机。百叶窗与风力发电机组控制系统通过机舱中央控制器连接，机舱中央控制器通过总线执行指令，控制百叶窗的开合。

[0024] 所述的百叶窗安装在风电机组的进风口，根据风力发电机组的功率不同，每台机组可设置数量不同的百叶窗，本实施例采用一台百叶窗，该百叶窗安装在叶片前部。

[0025] 如图2所示，风力发电机组控制系统包括为百叶窗提供不间断电源的UPS、实现风力发电机组控制的PLC、为PLC提供24V电源的开关电源、230V交流供电母线、24V直流供电母线、控制用接触器，以及接触器辅助触点。其中接触器辅助触点13/14，23/24，33/34，43/44分别隶属于接触器K1，K2，K3，K4。

[0026] 风力发电机组上电以后，若风力发电机组没有故障。UPS和开关电源通过230V交流供电母线和24V直流供电母线为百叶窗和PLC供电。在风力发电机组K1，K2，K3，K4启动过程中，控制系统的PLC根据当前的风况以及当前的转速需求向四个接触器K1，K2，K3，K4发出动作指令，接触器辅助触点相应的执行动作，开启百叶窗。当风力发电机组达到额定功率以上，控制系统根据当前的风况计算出百叶窗开启角度，通过PLC下发至接触器的指令动态调整百叶窗角度；当风力发电机组故障停机，控制系统PLC根据故障等级不同计算需要关闭的百叶窗的关闭速度，调整百叶窗至关闭状态，保证机组停机。

[0027] 图3所示为控制系统控制百叶窗刹车动作流程。如图3所示，步骤101，系统开始上电自检，步骤102，判断系统是否故障，如果故障进入步骤108，报机组故障，否则进入步骤103，机组进入启动阶段，同时开始步骤104，PLC计算百叶窗角度及数量1，步骤105，判断机组是否故障，如果故障，进入步骤108，报机组故障，否则进入步骤106，判读机组是否达到额定功率，如果没有达到额定功率，返回步骤104，如果达到额定功率，进入步骤107，PLC计算百叶窗角度及数量，步骤108判断机组是否故障，如果故障，进入步骤109，PLC计算百叶窗角度及数量3，程序结束。

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一种风力发电机组刹车系统的控制方法

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