基于偏航软启的风力发电机组控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统。


背景技术：

2.风电控制系统是风力发电机组的核心，相当于人类的大脑，控制着风力发电机组的启动、运行和停机保护，在额定风速以下时，控制系统通过发电机扭矩来控制发电机转速，使得叶轮转速与风速的比值跟踪最佳叶尖速比，最大程度的吸收风能；在额定风速以上时，控制系统通过调节叶片桨距角来控制发电机转速维持在额定转速，使得机组各个参数状态始终处于设计范围内；在整个风力发电机组的运行过程中控制系统都会对风力发电机组的状态进行监控，当风力发电机组运行状态超出设计范围时，控制系统来控制机组进行停机保护。风电控制系统不仅对风力发电机组的运行状态起着决定性的作用，而且对风力发电机组的安全至关重要。
3.随着风电技术的发展，现有的风力发电控制系统由于控制风力发电稳定度不够高，对风力发电环境适应力不强，故障频发，不能满足现代风力发电控制的需要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型在于提供一种功能多样，控制稳定，使用更加安全、可靠，提高工作效率的一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统。
5.为了实现本实用新型目的，可以采取以下技术方案：
6.一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统，包括mcu主控模块、包括数据采集模块，mcu主控模块，机舱控制模块，变桨距模块，变流器模块，偏航控制模块，通信传输模块，监测控制模块，电源模块；所述数据采集模块，用于采集风力发电信息；所述mcu主控模块，用于控制处理风力发电信息；所述机舱控制模块，用于控制机舱发电机组运转；所述变桨距模块，用于控制桨叶转动；所述变流器模块，用于控制发电机组并网；所述偏航控制模块，对用于测量风向信息；所述通信传输模块，用于进行通信传输；所述监测控制模块，用于监测风力发电信息数据；所述电源模块对该mcu主控模块提供电源；
7.所述数据采集模块将采集信息传输至该mcu主控模块；所述mcu主控模块分别控制该机舱控制模块、变桨距模块、变流器模块、偏航控制模块、通信传输模块和监测控制模块。
8.所述mcu主控模块为型号cx5020的芯片。
9.所述数据采集模块包括电网信息采集模块，该电网信息采集模块用于采集电网信息。
10.所述数据采集模块包括气象信息采集模块，该气象信息采集模块用于采集气象信息。
11.所述机舱控制模块包括风力机组启停发电控制模块，该风力机组启停发电控制模块用于控制风力发电机组发电的启停。
12.所述机舱控制模块包括风力机组功率和转速控制模块，该风力机组功率和转速控制模块用于控制风力发电机组输出功率和转速。
13.所述变桨距模块包括plc控制模块，驱动模块，电机，桨距控制模块；所述plc控制模块通过驱动模块分别控制电机和桨距控制模块。
14.所述桨距控制模块包括桨叶位置调节模块，该桨叶位置调节模块用于调节桨叶位置。
15.所述桨距控制模块包括桨叶位置反馈模块，该桨叶位置反馈模块用于对桨叶位置信息进行反馈。
16.所述桨距控制模块包括桨叶角距调节模块，该桨叶角距调节模块用于调节桨叶角距。
17.本实用新型提供的技术方案的有益效果是:
18.第一，本实用新型所述数据采集模块将采集信息传输至该mcu主控模块；所述mcu主控模块分别控制该机舱控制模块、变桨距模块、变流器模块、偏航控制模块、通信传输模块和监测控制模块，使本实用新型稳定性大大提高；
19.第二，本实用新型功能多样，智能化程度高，大大提高了工作效率；
20.第三，本实用新型使用更加安全、可靠，适应时代发展需要，便于推广普及。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统方框图；
22.图2为本实用新型实施例一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统的变桨距模块系统方框图。
具体实施方式
23.下面结合附图及本实用新型的实施例对实用新型作进一步详细的说明。
24.实施例1
25.参看图1，该一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统，包括数据采集模块1，mcu主控模块2，机舱控制模块3，变桨距模块4，变流器模块5，偏航控制模块6，通信传输模块8，监测控制模块9，电源模块7；所述数据采集模块1，用于采集风力发电信息；所述mcu主控模块2，用于控制处理风力发电信息；所述机舱控制模块3，用于控制机舱发电机组运转；所述变桨距模块4，用于控制桨叶转动；所述变流器模块5，用于控制发电机组并网；所述偏航控制模块6，对用于测量风向信息；所述通信传输模块8，用于进行通信传输；所述监测控制模块9，用于监测风力发电信息数据；所述电源模块7对该mcu主控模块2提供电源；
26.所述数据采集模块1将采集信息传输至该mcu主控模块2；所述mcu主控模块2分别控制该机舱控制模块3、变桨距模块4、变流器模块5、偏航控制模块6、通信传输模块8和监测控制模块9。
27.优选地，所述mcu主控模块为型号cx5020的芯片。
28.本实施例中，所述mcu主控模块2接收到数据采集模块1后，将风力发电信息处理，分别控制该机舱控制模块3、变桨距模块4、变流器模块5、偏航控制模块6、通信传输模块8和监测控制模块9；本实施例，优选地，所述mcu主控模块2通过canopen通讯总线和变流器通
讯，控制变流器模块5实现并网/脱网控制、发电机转速调节、有功功率控制和无功功率控制。
29.本实施例，所述并网和脱网是指变流器模块5根据mcu主控模块2的指令，通过对发电机转子励磁，将发电机定子输出电能控制至同频、同相、同幅，再驱动定子出口接触器合闸，实现并网；当机组的发电功率小于某值持续几秒后或风机或电网出现运行故障时，变流器驱动发电机定子出口接触器分闸，实现机组的脱网。
30.本实施例，优选地，所述通信传输模块8可以将风力发电控制信息传输至远端监控中心，该远端监控中心可以控制风力发电组，控制更加灵活，方便，也大大降低了人力成本。
31.本实施例，优选地，所述监测控制模块9通过mcu主控模块2可以分别监控该机舱控制模块3、变桨距模块4、变流器模块5、偏航控制模块6等各个模块运行状态信息，保证了本实用新型运行更加稳定，可靠。
32.本实施例，优选地，所述数据采集模块1包括电网信息采集模块11，该电网信息采集模块11用于采集电网信息。
33.所述电网信息包括电网参数，包括电网三相电压、三相电流、电网频率、功率因数等。电压故障检测：电网电压闪变、过电压、低电压、电压跌落、相序故障、三相不对称等信息。
34.本实施例，优选地，所述数据采集模块1包括气象信息采集模块12，该气象信息采集模块用于采集气象信息。
35.所述气象信息包括风速、风向、环境温度等信息数据。
36.本实施例，优选地，所述数据采集模块1包括风力机组信息采集模块13，该风力机组信息采集模块13用于采集风力发电机组信息。
37.所述风力发电机组信息包括风力发电机的风轮转速、发电机转速、发电机线圈温度、发电机前后轴承温度、齿轮箱油温度、齿轮箱前后轴承温度、液压系统油温、油压、油位、机舱振动、电缆扭转、机舱温度等信息。
38.本实施例，优选地，所述机舱控制模块3包括风力机组启停发电控制模块31，该风力机组启停发电控制模块31用于控制风力发电机组发电的启停。
39.本实施例，该风力机组启停发电控制模块31通过mcu主控模块2可以检测电网参数、气象参数、机组运行参数，当条件满足时，启动偏航控制模块6执行自动解缆、对风控制，释放机组的刹车盘，风车开始自由转动，进入待机状态。
40.本实施例中，当气象信息采集模块12监测的风速大于某一定值时，该风力机组启停发电控制模块31通过mcu主控模块2可以启动变流器模块5开始进行转子励磁，待发电机定子输出电能与电网同频、同相、同幅时，合闸出口断路器实现并网发电。
41.本实施例，优选地，所述机舱控制模块3包括风力机组功率和转速控制模块32，该风力机组功率和转速控制模块32用于控制风力发电机组输出功率和转速。
42.根据风力机特性，当机组处于最佳叶尖速比λ运行时，该风力机组功率和转速控制模块32将捕获得最大的能量，虽然理论上风力发电机组转速可在任意转速下运行，但受实际机组转速限制、系统功率限制，不得不将该阶段分为以下几个运行区域：即变速运行区域、恒速运行区域和恒功率运行区。额定功率内的运行状态包括：变速运行区(最佳的λ)和恒速运行区。
43.当风机并网后，风力发电机组转速小于极限转速、功率低于额定功率时，根据当前实际风速，该风力机组功率和转速控制模块32可以调节风力发电机组的风轮的转速，使风力发电机组工作在捕获最大风能的状态。
44.实施例2
45.参看图2，与上述实施例的不同之处在于，本实施例中，所述变桨距模块4包括plc控制模块41，驱动模块42，电机43，桨距控制模块44；所述plc控制模块41通过驱动模块42分别控制43电机和桨距控制模块44。
46.本实施例，所述变桨距模块4包括每个桨叶(叶片)上的电机43、驱动模块42、以及plc控制模块41等部件，该plc控制模块41通过can总线和mcu主控模块2系统通讯，是风电控制系统中桨距调节控制单元，该变桨距模块4有后备do顺桨控制接口。
47.本实施例，优选地，所述桨距控制模块44包括桨叶位置调节模块441，该桨叶位置调节模块441用于调节桨叶位置。
48.该桨叶位置调节模块441通过桨距控制模块44可以调节桨叶位置，使叶片位置更加适合。
49.本实施例，优选地，所述桨距控制模块44包括桨叶位置反馈模块442，该桨叶位置反馈模块442用于对桨叶位置信息进行反馈。
50.该桨叶位置反馈模块442可以将叶片位置信息反馈至桨距控制模块44，通过桨距控制模块44控制桨叶位置调节模块441调节桨叶位置。
51.本实施例，优选地，所述桨距控制模块4包括桨叶角距调节模块443，该桨叶角距调节模块443用于调节桨叶角距。
52.该桨叶角距调节模块443可以将叶片桨叶角距信息传输至桨距控制模块44，通过桨距控制模块44控制桨叶角距调节模块443调节桨叶角距。
53.本实施例中，该所述桨距控制模块44可以控制调节桨叶位置和角距信息，使叶片位置更符合发电机组发电要求，大大提高了本实用新型稳定性，提高了工作效率，降低了能耗。
54.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：包括数据采集模块，mcu主控模块，机舱控制模块，变桨距模块，变流器模块，偏航控制模块，通信传输模块，监测控制模块，电源模块；所述数据采集模块，用于采集风力发电信息；所述mcu主控模块，用于控制处理风力发电信息；所述机舱控制模块，用于控制机舱发电机组运转；所述变桨距模块，用于控制桨叶转动；所述变流器模块，用于控制发电机组并网；所述偏航控制模块，对用于测量风向信息；所述通信传输模块，用于进行通信传输；所述监测控制模块，用于监测风力发电信息数据；所述电源模块对该mcu主控模块提供电源；所述数据采集模块将采集信息传输至该mcu主控模块；所述mcu主控模块分别控制该机舱控制模块、变桨距模块、变流器模块、偏航控制模块、通信传输模块和监测控制模块。2.根据权利要求1所述基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述mcu主控模块为型号cx5020的芯片。3.根据权利要求2所述基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括电网信息采集模块，该电网信息采集模块用于采集电网信息。4.根据权利要求3所述基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括气象信息采集模块，该气象信息采集模块用于采集气象信息。5.根据权利要求4所述基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述机舱控制模块包括风力机组启停发电控制模块，该风力机组启停发电控制模块用于控制风力发电机组发电的启停。6.根据权利要求5所述一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述机舱控制模块包括风力机组功率和转速控制模块，该风力机组功率和转速控制模块用于控制风力发电机组输出功率和转速。7.根据权利要求1-6任一所述基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述变桨距模块包括plc控制模块，驱动模块，电机，桨距控制模块；所述plc控制模块通过驱动模块分别控制电机和桨距控制模块。8.根据权利要求7所述基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述桨距控制模块包括桨叶位置调节模块，该桨叶位置调节模块用于调节桨叶位置。9.根据权利要求8所述基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述桨距控制模块包括桨叶位置反馈模块，该桨叶位置反馈模块用于对桨叶位置信息进行反馈。10.根据权利要求9所述基于偏航软启的风力发电机组控制系统，其特征在于：所述桨距控制模块包括桨叶角距调节模块，该桨叶角距调节模块用于调节桨叶角距。

技术总结
本实用新型公开了一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统，包括MCU主控模块、包括数据采集模块，MCU主控模块，机舱控制模块，变桨距模块，变流器模块，偏航控制模块，通信传输模块，监测控制模块，电源模块；所述数据采集模块将采集信息传输至该MCU主控模块；所述MCU主控模块分别控制该机舱控制模块、变桨距模块、变流器模块、偏航控制模块、通信传输模块和监测控制模块。本实用新型在于提供一种功能多样，控制稳定，使用更加安全、可靠，提高工作效率的一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统。一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统。一种基于偏航软启的风力发电机组控制系统。


技术研发人员：车千里 张军立 陈浩 王宏海 陈敏 李同振
受保护的技术使用者：河北诚和龙盛电力工程有限公司
技术研发日：2023.03.05
技术公布日：2023/8/19