桨叶顺桨的控制方法、装置及风力发电机组与流程

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种桨叶顺桨的控制方法、装置及风力发电机组。

背景技术：

齿形带是一种工作面为齿形结构的传动带。齿形带通过带齿和轮齿之间的啮合作用进行动力传递。

目前，风力发电机组的变桨系统通常采用齿形带进行变桨。通过齿形带进行变桨的原理为：轮毂作为基体，变桨轴承的内圈连接于轮毂，变桨轴承的外圈连接于桨叶，齿形带连接于变桨轴承外圈的外侧，并通过变桨驱动组件的驱动轮驱动齿形带运动，进而带动变桨轴承外圈及桨叶转动，实现桨叶的变桨。

在变桨系统进行顺桨过程中，正常情况下，87°传感器触发或91°限位开关被触发，变桨驱动逆变器停止使能，桨叶停止顺桨，其中91限位开关作为第二道保护触发信号，在一种异常情况下，91°限位开关回路中的某节点存在异常，虽然桨距角到达91°，但变桨控制器不能收到91°限位开关反馈的信号，变桨驱动逆变器继续驱动变桨电机工作，桨叶持续变桨，此时，齿形带将到达极限位置，在变桨电机较大的驱动扭矩的情况下，将导致齿形带断裂或齿形带压板损坏等情况。在另一种异常情况下，桨叶没有按照顺桨指令向91°方向顺桨，而是向0°方向变桨，也会导致齿形带断裂或齿形带压板损坏等情况。在上述两种异常情况下，变桨电机在齿形带处于极限位置时有可能会发生堵转，导致变桨电机烧毁或者损坏其他回路，影响风力发电机组安全。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种桨叶顺桨的控制方法、装置及风力发电机组，能够防止齿形带断裂、齿形带压板损坏以及提高风力发电机组的安全性。

一方面，本发明实施例提供了一种桨叶顺桨的控制方法，方法包括：

响应风力发电机组的停机指令，检测风力发电机组的第一变桨系统是否存在角度类故障；

根据第一变桨系统的检测结果，确定第一变桨系统对应的桨叶停止顺桨的第一时长；

根据第一时长，控制桨叶停止顺桨。

在本发明的一个实施例中，根据第一变桨系统的检测结果，确定第一变桨系统对应的桨叶停止顺桨的第一时长，包括：

根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值；

根据停机指令对应的停机模式，确定桨叶的顺桨速度，停机模式为正常停机模式、快速停机模式和紧急停机模式中的一种；

根据初始角度值、所确定的顺桨速度以及桨叶对应的最大桨距角，确定第一时长。

在本发明的一个实施例中，根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值，包括：

若第一变桨系统不存在角度类故障，则将当前检测到桨叶的桨距角，设定为初始角度值。

在本发明的一个实施例中，根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值，包括：

若仅第一变桨系统存在角度类故障，则将当前检测到的第二变桨系统和第三变桨系统分别对应的桨叶的桨距角的平均角度值，设定为初始角度值。

在本发明的一个实施例中，根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值，包括：

若第一变桨系统存在角度类故障，且第二变桨系统和第三变桨系统中仅有一个变桨系统存在角度类故障，则将当前检测到的未存在角度类故障的变桨系统对应的桨叶的桨距角，设定为初始角度值。

在本发明的一个实施例中，根据第一时长，控制桨叶停止顺桨，包括：

根据第一时长、桨叶对应的顺桨动作停止标识位对应的传感器发送的触发信号、桨叶对应的限位开关被触发的信号、以及用于控制桨叶停止顺桨的第二时长，控制桨叶停止顺桨，其中，第二时长为根据最小顺桨速度、最小桨距角和最大桨距角确定的。

另一方面，本发明实施例提供了一种桨叶顺桨的控制装置，装置包括：

检测模块，用于响应风力发电机组的停机指令，检测风力发电机组的第一变桨系统是否存在角度类故障；

确定模块，用于根据第一变桨系统的检测结果，确定第一变桨系统对应的桨叶停止顺桨的第一时长；

控制模块，用于根据第一时长，控制桨叶停止顺桨。

在本发明的一个实施例中，确定模块，包括：

设定单元，用于根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值；

第一确定单元，用于根据停机指令对应的停机模式，确定桨叶的顺桨速度，停机模式为正常停机模式、快速停机模式和紧急停机模式中的一种；

第二确定单元，用于根据初始角度值、所确定的顺桨速度以及桨叶对应的最大桨距角，确定第一时长。

在本发明的一个实施例中，设定单元，具体用于：

若第一变桨系统不存在角度类故障，则将当前检测到桨叶的桨距角，设定为初始角度值。

在本发明的一个实施例中，设定单元，具体用于：

若仅第一变桨系统存在角度类故障，则将当前检测到的第二变桨系统和第三变桨系统分别对应的桨叶的桨距角的平均角度值，设定为初始角度值

在本发明的一个实施例中，设定单元，具体用于：

若第一变桨系统存在角度类故障，且第二变桨系统和第三变桨系统中仅有一个变桨系统存在角度类故障，则将当前检测到的未存在角度类故障的变桨系统对应的桨叶的桨距角，设定为初始角度值

在本发明的一个实施例中，控制模块，具体用于：

根据第一时长、桨叶对应的顺桨动作停止标识位对应的传感器发送的触发信号、桨叶对应的限位开关被触发的信号、以及用于控制桨叶停止顺桨的第二时长，控制桨叶停止顺桨，其中，第二时长为根据最小顺桨速度、桨叶对应的最小桨距角和桨叶对应的最大桨距角确定的。

再一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组，包括本发明实施例提供的桨叶顺桨的控制装置。

本发明实施例的桨叶顺桨的控制方法、装置及风力发电机组，齿形带将不会到达极限位置，进而能够防止齿形带断裂和齿形带压板损坏，也能够防止变桨电机在齿形带处于极限位置时会发生的堵转，导致变桨电机烧毁或者损坏其他回路，影响风力发电机组安全情况的发生，能够提高风力发电机组的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提供的桨叶顺桨的控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例提供的桨叶顺桨的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的桨叶顺桨的控制方法的流程示意图。其可以包括：

S101：响应风力发电机组的停机指令，检测风力发电机组的第一变桨系统是否存在角度类故障。

S102：根据第一变桨系统的检测结果，确定第一变桨系统对应的桨叶停止顺桨的第一时长。

S103：根据第一时长，控制桨叶停止顺桨。

可以理解的，本发明实施例的角度类故障为与桨叶角度相关的故障的统称，与桨叶角度相关的故障比如：桨叶旋转编码器警告故障、变桨速度异常故障、其他定义为旋转编码器类别的故障且具有明确桨叶编号性质的故障等。

示例性，风力发电机组包括三个桨叶，分别为第一桨叶、第二桨叶和第三桨叶，其中，每一个桨叶对应一个变桨系统，即第一桨叶、第二桨叶和第三桨叶分别与第一变桨系统、第二变桨系统和第三变桨系统对应。

下面以控制第一桨叶顺桨为例进行说明。

响应风力发电机组的停机指令，检测第一变桨系统是否存在角度类故障。在本发明的一个实施例中，该停机止指令可以为风力发电机组的主控制器检测到风力发电机组出现故障时向第一变桨系统发送的，也可以为第一变桨系统检测到自身变桨系统出现故障时，自身生成的停机指令。当然该停机指令还可以为对风力发电机组进行正常维护时，操作人员通过主控制器向第一变桨系统发送的。

在本发明的一个实施例中，根据第一变桨系统的检测结果，确定第一变桨系统对应的桨叶停止顺桨的第一时长，包括：根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值；根据停机指令对应的停机模式，确定桨叶的顺桨速度，停机模式为正常停机模式、快速停机模式和紧急停机模式中的一种；根据初始角度值、所确定的顺桨速度以及桨叶对应的最大桨距角，确定第一时长。

在本发明的一个实施例中，停机模式包括正常停机模式、快速停机模式和紧急停机模式。正常停机模式对应的顺桨速度为Vnormal；快速停机模式对应的顺桨速度为Vfast；紧急停机模式对应的顺桨速度为VEMC。

在本发明的一个实施例中，根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值，可以包括：若第一变桨系统不存在角度类故障，则将当前检测到桨叶的桨距角，设定为初始角度值。

具体的，第一变桨系统不存在角度类故障包括以下四种情况：

第一种情况：仅第二变桨系统存在角度类故障。

第二种情况，仅第三变桨系统存在角度类故障。

第三种情况，仅第二变桨系统和第三变桨系统存在角度类故障。

第四种情况，三个变桨系统都不存在角度类故障。

当第一变桨系统不存在角度类故障时，表示当前检测到的第一桨叶对应的桨距角为准确的桨距角。此时，将初始角度值P0赋值为当前检测到的第一桨叶对应的桨距角P1。

假设确定的第一桨叶的顺桨速度为V0，最小桨距角为Pr，最大桨距角为Ps。

可以理解的是，最小桨距角Pr为桨叶开桨所能达到的最小角度值，最大桨距角Ps为桨叶顺桨所能达到的最大角度值。

则第一时长T1为第一桨叶以顺桨速度V0，从初始角度值P0开始顺桨至最大桨距角Ps时所需的时长。

设定第一桨叶以最小顺桨速度Vr，从最小桨距角Pr开始顺桨至最大桨距角Ps时所需的时长为T0。

可以理解的是，Vr为不同停机模式对应的顺桨速度中的最小顺桨速度，V0为当前停机模式对应的顺桨速度，则Vr和V0满足：V0≥Vr。

Pr为最小桨距角，初始角度值P0为当前检测到的第一桨叶对应的桨距角P1，则Pr和P0满足：P0≥Pr。

对于V0≥Vr，P0≥Pr，则有T0≥T1。

则此时根据第一桨叶对应的顺桨动作停止标识位对应的传感器发送的触发信号、第一桨叶对应的限位开关被触发的信号以及T1，控制第一桨叶停止顺桨。

通常情况下，顺桨动作停止标识位对应的桨距角为87°，当传感器检测到桨叶的桨距角为87°时，发出用于停止桨叶顺桨的触发信号，该传感器即为顺桨动作停止标识位对应的传感器(以下简称为87°传感器)。限位开关是保障安全顺桨的最关键器件。限位开关又称行程开关，是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。目前，变桨系统中的限位开关多采用接触式(也称触碰式)限位开关。当顺桨至停机位置时，通过限位开关触发装置触碰限位开关的连杆驱动开关节点断开，进而停止顺桨。

在本发明的一个实施例中，根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值，可以包括：若仅第一变桨系统存在角度类故障，则将当前检测到的第二变桨系统和第三变桨系统分别对应的桨叶的桨距角的平均角度值，设定为初始角度值。

具体的，若仅第一变桨系统存在角度类故障，表示第二变桨系统和第三变桨系统不存在角度类故障。此时，将初始角度值P0赋值为当前检测到的第二桨叶对应的桨距角P2和第三桨叶对应的桨距角P3的平均角度值。

假设确定的第一桨叶的顺桨速度为V0，最小桨距角为Pr，最大桨距角为Ps。

则第一时长T1为第一桨叶以顺桨速度V0，从初始角度值P0开始顺桨至最大桨距角Ps时所需的时长。

设定第一桨叶以不同停机模式对应的顺桨速度中的最小顺桨速度Vr，从最小桨距角Pr开始顺桨至最大桨距角Ps时所需的时长为T0。

可以理解的是，Vr为不同停机模式对应的顺桨速度中的最小顺桨速度，V0为当前停机模式对应的顺桨速度，则Vr和V0满足：V0≥Vr。

Pr为最小桨距角，P2为当前检测到的第二桨叶对应的桨距角，P3为当前检测到的第三桨叶对应的桨距角。则Pr和P2满足：P2≥Pr；Pr和P3满足：P3≥Pr。

对于P2≥Pr，P3≥Pr，则有P2和P3的平均角度值P0≥Pr。

对于V0≥Vr，P0≥Pr，则有T0≥T1。

则此时根据第一桨叶对应的87°传感器发出的触发信号、第一桨叶对应的限位开关被触发的信号以及T1，控制第一桨叶停止顺桨。

在本发明的一个实施例中，根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值，可以包括：若第一变桨系统存在角度类故障，且第二变桨系统和第三变桨系统中仅有一个变桨系统存在角度类故障，则将当前检测到的未存在角度类故障的变桨系统对应的桨叶的桨距角，设定为初始角度值。

具体的，第一变桨系统存在角度类故障，且第二变桨系统和第三变桨系统中仅有一个变桨系统存在角度类故障，包括以下两种情况：

第一种情况：仅第一变桨系统和第二变桨系统存在角度类故障；

第二种情况，仅第一变桨系统和第三变桨系统存在角度类故障。

当仅第一变桨系统和第二变桨系统存在角度类故障，表示第三变桨系统不存在角度类故障。此时，初始角度值P0赋值为当前检测到的第三桨叶对应的桨距角P3。

当仅第一变桨系统和第三变桨系统存在角度类故障，表示第二变桨系统不存在角度类故障。此时，初始角度值P0赋值为当前检测到的第二桨叶对应的桨距角P2。

假设确定的第一桨叶的顺桨速度为V0，最小桨距角为Pr，最大桨距角为Ps。

则第一时长T1为第一桨叶以顺桨速度V0，从初始角度值P0开始顺桨至最大桨距角Ps时所需的时长。

设定第一桨叶以不同停机模式对应的顺桨速度中的最小顺桨速度Vr，从第一桨叶对应的最小桨距角Pr开始顺桨至最大桨距角Ps时所需的时长为T0。

可以理解的是，Vr为不同停机模式对应的顺桨速度中的最小顺桨速度，V0为当前停机模式对应的顺桨速度，则Vr和V0满足：V0≥Vr。

Pr为最小桨距角，初始角度值P0为当前检测到的第二桨叶对应的桨距角P2或当前检测到的第三桨叶对应的桨距角P3。则Pr和P0满足：P0≥Pr。

对于V0≥Vr，P0≥Pr，则有T0≥T1。

则此时根据第一桨叶对应的87°传感器发出的触发信号、第一桨叶对应的限位开关被触发的信号以及T1，控制第一桨叶停止顺桨。

在本发明的一个实施例中，若三个变桨系统都不存在角度类故障，表示当前检测到的三个桨叶对应的桨距角均为准确的桨距角。此时，可以将初始角度值P0赋值为当前检测到的第一桨叶对应的桨距角P1、或当前检测到的第二桨叶对应的桨距角P2、或当前检测到的第三桨叶对应的桨距角P3、或当前检测到的第一桨叶和第二桨叶分别对应的桨距角的平均角度值、或当前检测到的第一桨叶和第三桨叶分别对应的桨距角的平均角度值、或当前检测到的第二桨叶和第三桨叶分别对应的桨距角的平均角度值、或当前检测到的三个桨叶分别对应的桨距角的平均角度值。若三个变桨系统都不存在角度类故障，本发明实施例优选将将初始角度值P0赋值为当前检测到的第一桨叶对应的桨距角P1，或当前检测到的第二桨叶和第三桨叶分别对应的桨距角的平均角度值。

在本发明的一个实施例中，若三个变桨系统都存在角度类故障，表示当前检测到的三个桨叶对应的桨距角均为不准确的桨距角。此时，若将初始角度值P0赋值为当前检测到的第一桨叶对应的桨距角P1、或当前检测到的第二桨叶对应的桨距角P2、或当前检测到的第三桨叶对应的桨距角P3、或当前检测到的第一桨叶和第二桨叶分别对应的桨距角的平均角度值、或当前检测到的第一桨叶和第三桨叶分别对应的桨距角的平均角度值、或当前检测到的第二桨叶和第三桨叶分别对应的桨距角的平均角度值、或当前检测到的三个桨叶分别对应的桨距角的平均角度值；均不能保证P0≥Pr，进而也不能保证T0大于或等于T1。此时T0可能大于T1，也可能小于T1，也可能等于T1，即T0和T1的大小关系不确定。基于此，本发明实施例在控制桨叶停止顺桨时，根据第一桨叶对应的87°传感器发出的触发信号、第一桨叶对应的限位开关被触发的信号、T1以及T0，控制桨叶停止顺桨。

具体的，若接收到第一桨叶对应的87°传感器发出的触发信号、或接收到第一桨叶对应的限位开关被触发的信号、或顺桨时长到达T1、或顺桨时长到达T0，则控制第一桨叶停止顺桨。

可以理解的是，T0为根据最小顺桨速度Vr、最小桨距角Pr和最大桨距角Ps确定的时长。

基于上述描述，本发明实施例的根据第一时长，控制桨叶停止顺桨可以包括：根据第一时长、桨叶对应的顺桨动作停止标识位对应的传感器发送的触发信号、桨叶对应的限位开关被触发的信号、以及用于控制桨叶停止顺桨的第二时长，控制桨叶停止顺桨，其中，第二时长为根据最小顺桨速度、最小桨距角和最大桨距角确定的。具体的，根据第一时长、桨叶对应的顺桨动作停止标识位对应的传感器发送的触发信号、桨叶对应的限位开关被触发的信号、以及用于控制桨叶停止顺桨的第二时长，控制桨叶停止顺桨，可以包括：若接收到桨叶对应的顺桨动作停止标识位对应的传感器发出的触发信号、或接收到桨叶对应的限位开关被触发的信号、或顺桨时长到达第一时长、或顺桨时长到达第二时长，控制桨叶停止顺桨。

第二变桨系统和第三变桨系统控制桨叶顺桨的过程与上述第一变桨系统控制桨叶顺桨的过程相似，本发明实施例在此不对其进行赘述。具体可参考上述第一变桨系统控制桨叶顺桨的过程。

根据本发明实施例的桨叶顺桨的控制方法，齿形带将不会到达极限位置，进而能够防止齿形带断裂和齿形带压板损坏，也能够防止变桨电机在齿形带处于极限位置时会发生的堵转，导致变桨电机烧毁或者损坏其他回路，影响风力发电机组安全情况的发生，能够提高风力发电机组的安全性。

与上述的方法实施例相对应，本发明实施例还提供一种桨叶顺桨的控制装置。

如图2所示，图2示出了本发明实施例提供的桨叶顺桨的控制装置的结构示意图。其可以包括：

检测模块201，用于响应风力发电机组的停机指令，检测风力发电机组的第一变桨系统是否存在角度类故障。

确定模块202，用于根据第一变桨系统的检测结果，确定第一变桨系统对应的桨叶停止顺桨的第一时长。

控制模块203，用于根据第一时长，控制桨叶停止顺桨。

在本发明的一个实施例中，本发明实施例的确定模块202，可以包括：

设定单元，用于根据第一变桨系统的检测结果以及风力发电机组的第二变桨系统和第三变桨系统的检测结果，设定桨叶的初始角度值；

第一确定单元，用于根据停机指令对应的停机模式，确定桨叶的顺桨速度，停机模式为正常停机模式、快速停机模式和紧急停机模式中的一种；

第二确定单元，用于根据初始角度值、所确定的顺桨速度以及桨叶对应的最大桨距角，确定第一时长。

在本发明的一个实施例中，本发明实施例的设定单元，具体可以用于：

若第一变桨系统不存在角度类故障，则将当前检测到桨叶的桨距角，设定为初始角度值。

在本发明的一个实施例中，本发明实施例的设定单元，具体可以用于：

若仅第一变桨系统存在角度类故障，则将当前检测到的第二变桨系统和第三变桨系统分别对应的桨叶的桨距角的平均角度值，设定为初始角度值

在本发明的一个实施例中，本发明实施例的设定单元，具体可以用于：

若第一变桨系统存在角度类故障，且第二变桨系统和第三变桨系统中仅有一个变桨系统存在角度类故障，则将当前检测到的未存在角度类故障的变桨系统对应的桨叶的桨距角，设定为初始角度值

在本发明的一个实施例中，本发明实施例的控制模块203，具体可以用于：

根据第一时长、传感器发送的触发信号、限位开关被触发的信号、以及用于控制桨叶停止顺桨的第二时长，控制桨叶停止顺桨，其中，第二时长为根据最小顺桨速度、桨叶对应的最小桨距角和桨叶对应的最大桨距角确定的。

本发明实施例还提供了一种风力发电机组，包括本发明实施例提供的桨叶顺桨的控制装置。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。