風(fēng)力發(fā)電機及其液壓偏航裝置控制系統(tǒng)、方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機液壓偏航裝置控制系統(tǒng)、方法，以及設(shè)置有該系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機是利用風(fēng)能發(fā)電的設(shè)備，風(fēng)力發(fā)電機組通常由葉輪、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、偏航與變槳控制系統(tǒng)等主要部分組成。其中偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機組的核心部分，其性能好壞直接影響風(fēng)機效率。
[0003]目前市場上風(fēng)機偏航系統(tǒng)以電機驅(qū)動方式為主，由于電機自身的特點，不能頻繁進行啟動與停止，因此當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化時，通常需等機艙位置與風(fēng)向偏差達到一定角度后才啟動電機實現(xiàn)偏航，風(fēng)能利用效率低。
[0004]針對電機驅(qū)動偏航系統(tǒng)的弱點，相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員開始研究液壓偏航驅(qū)動方式。傳統(tǒng)的液壓偏航系統(tǒng)采用液壓馬達的驅(qū)動方式，通過液壓站為馬達提供動力源，根據(jù)機艙與風(fēng)向的偏差控制換向閥，使馬達正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動機架偏航。由于液壓馬達無法直接驅(qū)動偏航系統(tǒng)，通常需與減速機配合驅(qū)動，減速機的成本較高，維護性較差，因此相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員開始考慮油缸驅(qū)動方式的液壓偏航系統(tǒng)。
[0005]圖1是一種常見的油缸驅(qū)動偏航裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在回轉(zhuǎn)支撐的大齒輪I圓周上均勻布置與之嚙合的小齒輪2 (數(shù)量為四個或其它可能)，小齒輪2的中心軸連接一曲柄3，曲柄3與油缸4的一端(如活塞桿端)連接，油缸4的另一端設(shè)置在機架上。通過控制油缸4的伸縮動作，將油缸4的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲柄3、齒輪機構(gòu)的圓周運動，進而實現(xiàn)偏航。
[0006]前述油缸驅(qū)動偏航裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強，驅(qū)動力大，成本低，維護性好，但控制系統(tǒng)比馬達方式復(fù)雜，在偏航過程中需控制各油缸準(zhǔn)確的伸縮與換向，保證各油缸動作的協(xié)同匹配，減少油缸動作對機組的沖擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機液壓偏航裝置的控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中油缸協(xié)同控制困難的難題。
[0008]本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機液壓偏航裝置的控制系統(tǒng)，用于包括油缸、曲柄、齒輪的液壓偏航裝置中，所述曲柄連接于所述油缸與所述齒輪之間，所述油缸的軸線與所述齒輪的中心線對齊時作為分界線，所述分界線二側(cè)分別為第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述控制系統(tǒng)包括:
[0009]區(qū)域檢測裝置，用于檢測所述油缸位于第一區(qū)域還是第二區(qū)域；
[0010]偏航方向檢測裝置，用于檢測當(dāng)前偏航方向；
[0011]換向電磁閥和控制器，所述換向電磁閥用于控制所述油缸換向，所述控制器連接所述區(qū)域檢測裝置及偏航方向檢測裝置，并根據(jù)檢測結(jié)果向所述換向電磁閥發(fā)送控制信號。
[0012]進一步地，所述控制系統(tǒng)還包括:
[0013]最大行程檢測裝置，用于檢測所述油缸是否位于最大行程；
[0014]最小行程檢測裝置，用于檢測所述油缸是否位于最小行程；
[0015]所述控制器還連接所述最大行程檢測裝置和最小行程檢測裝置。
[0016]進一步地，所述換向電磁閥包括三個工作位，分別為使油缸伸出的第一位，使油缸縮回的第二位，以及使油缸的有桿腔和無桿腔連通的中位。
[0017]進一步地，所述區(qū)域檢測裝置包括:區(qū)域位置開關(guān)，以及與所述區(qū)域位置開關(guān)配合工作的感應(yīng)盤，所述區(qū)域位置開關(guān)位于所述第一區(qū)域或第二區(qū)域，并與所述齒輪的中心線對齊，所述感應(yīng)盤為半圓形并設(shè)置于所述曲柄上。
[0018]進一步地，所述最大行程檢測裝置包括第一位置開關(guān)，所述最小行程檢測裝置包括第二位置開關(guān)，所述第一位置開關(guān)和第二位置開關(guān)與第一感應(yīng)塊配合工作，所述第一位置開關(guān)和第二位置開關(guān)位于所述分界線上，所述第一感應(yīng)塊位于所述曲柄上與油缸連接的一端。
[0019]進一步地，所述最大行程檢測裝置包括第三位置開關(guān)，所述最小行程檢測裝置包括第四位置開關(guān)，所述第三位置開關(guān)和第四位置開關(guān)設(shè)置于油缸的缸筒上，且所述第三位置開關(guān)和第四位置開關(guān)與設(shè)置于活塞上的第二感應(yīng)塊配合工作。
[0020]本發(fā)明的另一個方面，還提供一種風(fēng)力發(fā)電機，包括液壓偏航裝置，所述風(fēng)力發(fā)電機還包括前述任一項的控制系統(tǒng)。
[0021]本發(fā)明的又一個方面，還提供一種風(fēng)力發(fā)電機液壓偏航裝置的控制方法，用于包括油缸、曲柄、齒輪的液壓偏航裝置中，所述曲柄連接于所述油缸與所述齒輪之間，所述油缸的軸線與所述齒輪的中心線對齊時作為分界線，所述分界線二側(cè)分別為第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述控制方法包括以下步驟:
[0022]檢測所述油缸位于第一區(qū)域還是第二區(qū)域；
[0023]檢測當(dāng)前偏航方向；
[0024]根據(jù)檢測結(jié)果控制換向電磁閥的動作。
[0025]進一步地，所述控制方法還包括以下步驟:
[0026]檢測所述油缸是否位于最大行程或最小行程；
[0027]如果檢測結(jié)果為是，控制換向電磁閥切換至使油缸的有桿腔和無桿腔連通的工作位。
[0028]進一步地，先檢測所述油缸是否位于最大行程或最小行程，再檢測所述油缸位于第一區(qū)域還是第二區(qū)域。
[0029]本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機及其液壓偏航裝置的控制系統(tǒng)，將油缸相對于齒輪的位置分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，通過檢測油缸位于第一區(qū)域還是第二區(qū)域，并根據(jù)當(dāng)前偏航方向，可控制換向電磁閥換向，進而實現(xiàn)油缸的伸縮以實現(xiàn)對風(fēng)，整個過程控制簡單，對位精準(zhǔn)。
[0030]在進一步的技術(shù)方案中，本發(fā)明還檢測油缸是否位于最大行程或最小行程，在最大與最小行程時，使油缸的有桿腔和無桿腔連通后浮動，在其它油缸驅(qū)動力下隨動，避免了換向點的沖擊力。
[0031 ] 另外，本發(fā)明在偏航啟動、停止及油缸換向時，可調(diào)節(jié)換向電磁閥的電流，進而控制油缸動作速度，能減小系統(tǒng)沖擊，使系統(tǒng)平穩(wěn)運行，并可大大提高機組的零部件使用壽命O
【附圖說明】
[0032]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0033]圖1是一種常見的油缸驅(qū)動偏航裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2a是本發(fā)明一實施例的控制系統(tǒng)在第一位置的狀態(tài)圖；
[0035]圖2b是本發(fā)明一實施例的控制系統(tǒng)在第二位置的狀態(tài)圖；
[0036]圖2c是本發(fā)明一實施例的控制系統(tǒng)在第三位置的狀態(tài)圖；
[0037]圖3是本發(fā)明一實施例的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0038]圖4是本發(fā)明另一實施例的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖5是本發(fā)明一實施例的控制方法的流程圖。
[0040]附圖標(biāo)記說明:
[0041]大齒輪_1小齒輪_2
[0042]曲柄-3油缸-4
[0043]區(qū)域檢測裝置-5偏航方向檢測裝置-6
[0044]換向電磁閥-7控制器-8
[0045]最大行程檢測裝置-9最小行程檢測裝置-10
[0046]區(qū)域位置開關(guān)-51感應(yīng)盤-52
[0047]第一感應(yīng)塊-80第一位置開關(guān)-81
[0048]第二位置開關(guān)-82第三位置開關(guān)-83
[0049]第四位置開關(guān)-84第二感應(yīng)塊-85
[0050]分界線-L
【具體實施方式】
[0051]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0052]本發(fā)明中，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”主要用于區(qū)分不同的部件，但不對部件進行具體限制。鑒于油缸與氣缸結(jié)構(gòu)上的類似性，如有可能，氣缸可作為本申請油缸的等同特征。本申請所指各處位置的限定，如“位于分界線上”，“與中心線對齊”等實際上是指包含本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的偏差范圍內(nèi)的位置。
[0053]圖2a_2c所示是本發(fā)明一實施例的控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)圖，其中圖2a所示為第一位置，圖2b所示為第二位置，圖2c所示為第三位置。圖3是本發(fā)明一實施例的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0054]參考以上各圖，本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)用于液壓偏航裝置中，該偏航裝置不同于現(xiàn)有的電機驅(qū)動偏航系統(tǒng)，也不同于現(xiàn)有的液壓馬達驅(qū)動偏航系統(tǒng)，其采用油缸4驅(qū)動的方式，主要包括油缸4、曲柄3及齒輪，該曲柄3連接于油缸4與齒輪之間。
[0055]齒輪的數(shù)量可以為四個或其它可能，可均勻布置在回轉(zhuǎn)支撐的大齒輪I圓周上。齒輪的中心軸連接曲柄3，曲柄3與油缸4的一端(如活塞桿端)連接，油缸4的另一端設(shè)置在機架上。通過控制油缸4的伸縮動作，將油缸4的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲柄3、齒輪機構(gòu)的圓周運動，進而實現(xiàn)偏航。
[0056]該實施例將油缸4的軸線與齒輪的中心線對齊時作為分界線L，分界線L 二側(cè)分別為第一區(qū)域和第二區(qū)域。就圖2a_2c所示的方位而言，可將分界線L上側(cè)定義為第一區(qū)域，分界線L下側(cè)定義為第二區(qū)域。圖2a所示的第一位置時，油缸4位于第一區(qū)域；圖2b所示的第二位置時，油缸4位于分界線L上；圖2c所示的第三位置時，油缸4位于第二區(qū)域。
[0057]為了進行油缸4動作的控制，該控制系統(tǒng)至少包括區(qū)域檢測裝置5、偏航方向檢測裝置6、換向電磁閥7和控制器8。其中，區(qū)域檢測裝置5用于檢測油缸4位于第一區(qū)域還是第二區(qū)域。如果需要控制齒輪逆時針轉(zhuǎn)動，在圖2a所示的第一位置時需將油缸4縮回，而在圖2c所示的第三位置時則需將油缸4伸出。因而該區(qū)域檢測裝置5對油缸4換向動作的控制至關(guān)重要。
[0058]區(qū)域檢測裝置5可為多種可能結(jié)構(gòu)，優(yōu)選包括區(qū)域位置開關(guān)51，