一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法。

背景技术

现有技术中，涉及偏航启停控制方法包括传统的液压刹车直接释放和投入、电机启停曲线优化以及施加阻尼保持力矩，该系统在启停时无法适应大风扰动，且存在对机械结构冲击大、液压刹车片磨损、偏航噪音大等问题，专利申请号CN201910423933.4公开了一种风力发电机组偏航启停控制方法，包括：获取偏航启动或偏航停止的信息；使偏航电机的转速-时间图像按照加速S形曲线加速至额定转速或按照减速S形曲线减速至零、并同时对偏航液压阻力进行控制。该发明所提供的偏航电机按照S形曲线进行加速或减速、对偏航液压阻力的控制，使偏航电机转速在变化的过程中，加速度处于不断的变化状态，避免转速的快速变化而产生冲击，使偏航电机转速的变化更加柔和，加速至额定转速和减速至零的偏航启停过程更加平稳，降低了偏航电机转速加减速过程中的冲击，从而减小了机舱的振动，针对电机的启停曲线进行优化控制，能一定程度上减少电机在启停时的机械冲击和振动，但未对电机与液压刹车的配合方面进行研究以实现更优化；申请号CN201510065193.3公开了一种基于变频器有效阻尼的控制偏航系统及偏航方法，属于风力发电技术领域，所述偏航系统包括主控控制器、至少一组偏航电机、与偏航电机分别连接的变频器、刹车系统、位置编码器、解缆保护器，所述一组偏航电机为4个，其中3个为偏航驱动电机，1个在启动和停止过程中为偏航阻尼电机，各变频器分别独立驱动各个偏航电机，1个位置编码器和1个解缆保护器分别安装在偏航齿圈上，各变频器、解缆保护器、位置编码器分别连接主控制器。在偏航系统开始启动的阶段，偏航驱动电机扭矩从零逐渐加大，偏航阻尼电机提供反向扭矩，扭矩从零逐渐增大，顺时针方向与逆时针方向所受扭矩基本一致，风机机舱保持静止，此时，偏航液压刹车释放，在偏航过程中阻尼电机被驱动电机带向相反的方向旋转处于发电状态，当驱动电机扭矩增加到恒定值后，阻尼电机的反向扭矩逐渐减小到零；当阻尼电机和驱动电机力矩值基本一致时，风机机舱保持静止；启动偏航液压刹车，阻尼电机和驱动电机力矩逐渐减小到零，偏航过程结束，该发明采用变频器驱动偏航电机可以实现偏航系统的软启动、软停止，减少启动电流对电机的冲击，并使风机运行平稳，延长电机寿命，减少风机振动带来的损害，通过偏航电机和阻尼电机施加反向扭矩保持机舱静止后液压刹车释放和投入使风机运行平稳，但在启动时电机对轮齿仍存在冲击，损害齿轮寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法，采用电机刹车配合的方式，可解决传统偏航系统启停时对机械结构冲击大、液压刹车片磨损、偏航噪音大等问题，还能解决新型电磁阻尼偏航控制系统启停过程存在的“真空期”问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法，适用于至少一个偏航变频器以及至少两个偏航电机的偏航系统，包括启动控制方法和停机控制方法，所述启动控制方法包括如下步骤：

S1、当偏航系统接收到主控制器的启动命令后，先释放偏航电机电磁刹车，

S2、偏航变频器控制偏航电机以较低转速启动，往要求的偏航方向运行；

S3、消隙完成后，偏航变频器控制偏航电机处于零速保持状态，并持续提供电磁维持力；

S4、偏航系统液压刹车全释放；

S5、所有偏航电机按照设定的加速曲线加速启动；

所述停机控制方式包括如下步骤：

T1、当偏航系统接收到主控停机命令后，所有偏航电机按照设定的减速曲线减速停机；

T2、减速至零后，偏航变频器控制偏航电机处于零速保持状态，并持续提供电磁维持力，随时准备提供自适应电磁转矩；

T3、投入偏航系统液压刹车；

T4、待液压刹车完全制动后，再投入偏航电机电磁刹车，停机完成。

作为优化，在步骤S1之前，即在启动前，偏航系统液压刹车、偏航电机电磁刹车均处于制动状态。

作为优化，在步骤T1之前，即在停机前，偏航系统液压刹车、偏航电机电磁刹车均处于全释放状态。

一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、确保了液压刹车和电机刹车释放和投入时偏航电机无转速，避免了液压刹车片和电磁刹车片的磨损，且对机械结构冲击较小，偏航噪音较小，可有效降低偏航系统启停时的机组振动；

2、偏航电机启动时电机释放电磁刹车并以低转速消除齿隙，可有效减少对轮齿的机械冲击和机组振动；

3、偏航启停过程全程提供保持机舱稳定的维持力矩，避免了液压刹车和电机刹车均释放后，偏航电机转矩还未及时建立以及偏航电机停机后维持转矩消失时液压刹车和电机刹车均未投入导致的“真空期”，启停过程对抗大风力矩扰动能力强。

附图说明

图1为本发明一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法的偏航系统启动控制流程；

图2为本发明一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法的偏航系统停机控制流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下、前、后、左、右”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

如图1所示为一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法的启动控制流程，在启动前，偏航系统液压刹车、偏航电机电磁刹车均处于制动状态，当偏航系统接收到主控启动命令后，执行以下偏航系统启动控制流程：

启动步骤一：首先释放所有偏航电机电磁刹车；

启动步骤二：偏航变频器控制偏航电机启动以低转速往要求的偏航方向运行，并进行转矩限幅，防止过流，通过此步骤确保齿轮啮合，消除齿隙；这里的低转速是指偏航电机的转速不超过200rpm。

启动步骤三：消隙完成后，偏航变频器控制电机处于零速保持状态，并持续提供电磁维持力，随时准备提供自适应电磁转矩；

启动步骤四：偏航系统液压刹车全释放；

启动步骤五：偏航变频器控制电机按照设定的加速曲线加速启动，至此启动完成。

如图2所示为一种风力发电机组偏航控制系统启停控制方法的停机控制流程，在停机前，偏航系统液压刹车、偏航电机电磁刹车均处于完全释放状态，当偏航系统接收到主控停机命令后，执行以下偏航系统停机控制流程：

停机步骤一：偏航变频器控制电机按照设定的减速曲线减速停机；

停机步骤二：速度减至零后，偏航变频器控制电机处于零速保持状态，并持续提供电磁维持力，随时准备提供自适应电磁转矩；

停机步骤三：投入偏航系统液压刹车，偏航系统液压刹车完全制动；

停机步骤四：投入偏航电机电磁刹车，电机制动，停机完成。

本技术方案中，偏航电机是通过齿轮传动带动风机机舱运行的，液压刹车作用在风机机舱的大齿轮盘上。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变动。

最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等统计数的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。