风力发电机组及其控制方法与流程

本技术涉及风电，特别是涉及一种风力发电机组及其控制方法。

背景技术：

1、风力发电机组在运行时，通常需要热管理系统来对相应的器件进行冷却或者加热。例如，风力发电机组的控制柜以及叶片，控制柜在正常运转时，其器件会散发一定的热量。叶片在室外工作时，其叶片存在结冰的问题。通过热管理系统能够实现对控制柜的冷却以及预防或者去除叶片结冰问题。

2、已有的热管理系统通常包括多个换热器以及电加热器等，利用水冷以及电加热等方式分别对相应的器件例如控制柜、叶片等进行温度管理，避免温度过高导致器件损害或者温度过低导致结冰等现象的发生。该种热管理系统成本较高，且针对不同器件需要单独配置冷却或者加热设备，不利于装配以及维护。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种风力发电机组及其控制方法，风力发电机组的热管理系统能够满足自身器件的热管理，且成本低廉，利于装配以及维护。

2、一方面，根据本技术实施例提出了一种风力发电机组，包括：塔架；机舱，设置于塔架；叶轮，设置于机舱且包括轮毂及叶片，叶片包括叶片本体以及由叶片本体围合形成的内腔，叶片本体沿自身轴向具有相对设置的叶根段以及叶尖段，叶尖段具有与内腔连通的单向排气孔；功能器件，机舱以及塔架的至少一者设置有功能器件；热管理系统，设置于机舱，热管理系统包括涡流管结构以及加压装置，涡流管结构具有相连通的进气口、第一出口和第二出口，流体能够由进气口进入涡流管结构内并分流形成由第一出口流出的第一气流以及由第二出口流出的第二气流，加压装置与进气口连通并能够调节进入进气口之前流体的压力，以使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，叶片以及功能器件中的一者与第一出口连通并与第一气流热交换，叶片以及功能器件中的另一者与第二出口连通并与第二气流热交换。

3、根据本技术实施例的一个方面，功能器件包括发电机、变流器以及电控柜中的至少一者。

4、根据本技术实施例的一个方面，热管理系统还包括管路组件，管路组件包括第一管组以及第二管组，第一管组的一端与第一出口以及第二出口中的一者连通，第一管组的另一端伸入内腔并向单向排气孔所在侧延伸设置，第二管组的一端与第一出口以及第二出口中的另一者连通，第二管组的另一端向功能器件所在侧延伸并相连接。

5、根据本技术实施例的一个方面，内腔中还设置有翅片，翅片设置于第一管组的出口，叶尖段具有沿轴向背离叶根段的尖端，沿轴向，单向排气孔位于尖端以及翅片之间。

6、根据本技术实施例的一个方面，热管理系统还包括换向阀组，连接于涡流管结构以及管路组件之间，换向阀组能够在第一状态以及第二状态之间切换；

7、在第一状态，第一管组与第一出口连通且第二管组与第二出口连通；

8、在第二状态，第一管组与第二出口连通且第二管组与第一出口连通。

9、根据本技术实施例的一个方面，风力发电机组还包括第三管组以及过滤器，塔架以及机舱的一者上设置有开口，过滤器设置于开口，加压结构的导入口与过滤器连接且导出口与第三管组连通，第三管组背离加压结构的一端与进气口连通。

10、根据本技术实施例的一个方面，风力发电机组还包括第一温度采集器、第二温度采集器以及控制器；

11、第一温度采集器被配置为获取叶片内部的第一温度值；

12、第二温度采集器被配置为获取功能器件内部的第二温度值；

13、控制器被配置为当第一温度值小于第一预设阈值和/或第二温度值大于第二预设阈值时，控制加压装置对进入进气口之前的气流进行加压处置，使得第一气流与第二气流的温度存在差值，并使得第一气流以及第二气流中温度高的一者进入叶片并加热叶片，第一气流以及第二气流中温度低的一者进入功能器件并冷却功能器件，直至第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值。

14、根据本技术实施例的一个方面，风力发电机组还包括振动采集器，振动采集器被配置为获取叶片的振动信息；

15、控制器还被配置为：当第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值时，根据振动信息控制热管理系统，以抑制叶片振动。

16、根据本技术实施例的一个方面，控制器被配置为：

17、当振动信息超出预设阈值范围时，控制加压装置对进入进气口前的气流常压处置，并控制第一气流以及第二气流的一者依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面；

18、若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流常压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内。

19、根据本技术实施例的一个方面，控制器被配置为：

20、若预定时间内振动减弱比例未满足预设要求，则控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，并控制第一气流依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面；

21、若叶片的振动逐步减弱，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内；

22、若叶片的振动加强，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，并控制第二气流依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

23、另一个方面，根据本技术实施例提供一种风力发电机组的控制方法，用于上述风力发电机组，控制方法包括：

24、获取叶片内部的第一温度值以及功能器件内部的第二温度值；

25、当第一温度值小于第一预设阈值和/或第二温度值大于第二预设阈值时，控制加压装置对进入进气口之前的气流进行加压处置，使得第一气流的以及第二气流的温度存在差值，并使得第一气流以及第二气流中温度高的一者进入叶片并加热叶片，第一气流以及第二气流中温度低的一者进入功能器件并冷却功能器件，直至第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值。

26、根据本技术实施例的另一个方面，控制方法还包括：

27、当第一温度值大于或者等于第一预设阈值且第二温度值小于或者等于第二预设阈值时，获取叶片的振动信息，并根据振动信息控制热管理系统，以抑制叶片振动。

28、根据本技术实施例的另一个方面，根据振动信息控制热管理系统的步骤，包括：

29、当振动信息超出预设阈值范围时，控制加压装置对进入进气口前的气流常压处置，并控制第一气流以及第二气流的一者依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面；

30、若预定时间内振动减弱比例满足预设要求，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流常压处置，直至振动信息位于预设阈值范围内。

31、根据本技术实施例的另一个方面，根据振动信息控制热管理系统的步骤，还包括：

32、若预定时间内振动减弱比例未满足预设要求，则控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，使得第一气流以及第二气流的温度具有差值，并控制第一气流依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面；

33、若叶片的振动逐步减弱，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，并控制第一气流持续经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内；

34、若叶片的振动加强，则保持控制加压装置对进入进气口前的气流加压处置，并控制第二气流依次经由叶片的内腔、单向排气孔并流向叶片本体的外壁面，直至振动信息位于预设阈值范围内。

35、根据本技术实施例提供的风力发电机组及其控制方法，风力发电机组包括塔架、机舱、叶轮、功能器件以及热管理系统，叶轮包括叶片本体以及内腔，其叶尖段设置有与内腔连通的单向排气孔，功能器件可以是控制柜、发电机等在工作时会产生热量的器件，热管理系统包括涡流管结构以及加压装置，涡流管结构具有相连通的进气口、第一出口和第二出口，流体能够由进气口进入涡流管结构内并分流形成由第一出口流出的第一气流以及由第二出口流出的第二气流，基于涡流管的结构原理，在加压装置的作用下，可以调节进入进气口之前流体的压力，使得第一气流以及第二气流的一者为热气流且另一者为冷气流，可以利用热气流与叶片进行热交换，用于叶尖段除冰，冷气流用于对功能器件的冷却，无需同时配备多个换热器以及电加热器，能够同时满足多器件的温度管理，且成本低廉，利于装配以及维护。

36、同时，与叶片进行热交换后的第一气流以及第二气流中的一者可以通过单向排气孔排出，即能够避免压力过大对叶片的安全产生影响，并且排出的气流可以改变叶片表面气动方向，抑制叶片的叶尖振动，提高其安全性。