风力发电机组的偏航系统及其偏航控制方法与流程

本发明涉及风力发电，尤其涉及一种风力发电机组的偏航系统及其偏航控制方法。

背景技术：

1、偏航系统是风力发电机组的重要传动系统，风力发电机组在偏航系统的控制下，始终使风力发电机组的叶轮处于迎风状态，提高了风力发电机组的风能利用率。现有技术中的偏航系统包括偏航驱动电机、减速机、偏航大齿圈和偏航轴承等部件，但是，这些部件不仅成本高，而且结构尺寸大，占用了大量机舱空间，不利于机舱结构的优化设计。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种风力发电机组的偏航系统及其偏航控制方法，能够在省去外围偏航驱动组件的情况下完成偏航操作，从而节省了机舱空间，有利于机舱结构的优化设计。

2、第一方面，本发明实施例提供一种风力发电机组的偏航系统，该偏航系统包括：

3、塔顶法兰，塔顶法兰本体用于固定连接于风力发电机组的塔筒，塔顶法兰还具有自法兰本体顶部水平延伸出的制动部，风力发电机组的机舱底座用于可移动地设置于制动部的上表面；

4、钳位件，钳位件用于固定连接于机舱底座，钳位件具有侧钳部和下钳部，侧钳部从侧面限定制动部，下钳部从下方限定制动部，下钳部在相对制动部的位置设有第一通孔；

5、第一主动式制动器，第一主动式制动器通过第一通孔固定安装于下钳部；

6、控制器，电性连接于第一主动式制动器，用于在机舱偏航或者风力发电机组停机时控制第一主动式制动器工作，向制动部提供自下而上的压紧力，并在风载荷作用下执行对机舱的偏航操作。

7、在第一方面的一种可能的实施方式中，侧钳部和下钳部为一体式结构；或者，侧钳部和下钳部为分体式结构，侧钳部通过第一螺栓组件固定连接于机舱底座，下钳部通过第二螺栓组件固定连接于机舱底座。

8、在第一方面的一种可能的实施方式中，偏航系统还包括设置于机舱底座和制动部之间的上衬垫，和/或，设置于侧钳部和制动部之间的侧衬垫。

9、在第一方面的一种可能的实施方式中，制动部自法兰本体向外侧远离塔筒的方向水平延伸，和/或，制动部自法兰本体向内侧靠近塔筒中心的方向水平延伸。

10、在第一方面的一种可能的实施方式中，机舱底座在位于制动部的位置设有第二通孔；偏航系统还包括第二主动式制动器，第二主动式制动器通过第二通孔固定安装于机舱底座；控制器电性连接于第二主动式制动器，控制器还用于在在机舱偏航或者风力发电机组停机时控制第二主动式制动器工作，向制动部提供自上而下的压紧力，并在风载荷作用下执行对机舱的偏航操作。

11、第二方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括根据上文所述的风力发电机组的偏航系统。

12、第三方面，本发明实施例提供一种偏航控制方法，用于上文所述的风力发电机组的偏航系统，该偏航控制方法包括：

13、根据风力发电机组的风向数据确定是否需要启动偏航操作；

14、若需要启动偏航操作，则确定当前风速是否大于或者等于偏航启动风速；

15、若当前风速大于或者等于偏航启动风速，则获取风力发电机组的风载荷数据；

16、若风载荷方向与对风偏差方向相同，且风载荷大于或者等于偏航所需驱动力，则计算风载荷与偏航所需驱动力的差值，根据差值控制偏航系统中的第一主动式制动器工作，向塔顶法兰的制动部提供自下而上的压紧力，并在风载荷作用下执行对机舱的偏航操作。

17、在第二方面的一种可能的实施方式中，偏航控制方法还包括：若风载荷方向与对风偏差方向相同，且风载荷小于偏航所需驱动力，则控制第一主动式制动器减小压紧力至0，直到偏航操作完成，控制第一主动式制动器向塔顶法兰的制动部提供预设的最大压紧力。

18、在第二方面的一种可能的实施方式中，偏航控制方法还包括：若风载荷方向与对风偏差方向相反，则控制第一主动式制动器向塔顶法兰的制动部提供预设的最大压紧力，直至风载荷方向与对风偏差方向相同。

19、在第二方面的一种可能的实施方式中，偏航控制方法还包括：在当前风速小于偏航启动风速或者风力发电机组停机的情况下，控制第一主动式制动器向塔顶法兰的制动部提供预设的最大压紧力。

20、如上所述，本发明实施例的风力发电机组偏航系统中，塔顶法兰具有自法兰本体顶部水平延伸出的制动部，由于制动部的位置由机舱底座、侧钳部和下钳部共同限定，并且，机舱底座可相对制动部移动，因此，制动部不仅能够提供对机舱的支撑作用，而且能够作为机舱偏航时的滑道使用，使机舱能够在风载荷作用力的驱动下完成偏航操作，以及能够在第一主动式制动器作用下提供偏航阻尼，使机舱保持稳定。

21、与现有技术中的包含偏航驱动电机和减速机的偏航系统相比，本发明实施例中的偏航系统能够在省去外围偏航驱动组件的情况下，受风载荷作用力的驱动下完成机舱的偏航操作，因此，本发明实施例中的机舱底座可以省略用于与偏航驱动组件固定部分的结构，从而节省了机舱空间，减少了机舱运输宽度、节约了成本，有利于机舱结构的优化设计。

技术特征：

1.一种风力发电机组的偏航系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的偏航系统，其特征在于，所述侧钳部和所述下钳部为一体式结构；或者，

3.根据权利要求1所述的偏航系统，其特征在于，还包括设置于机舱底座和所述制动部之间的上衬垫，和/或，设置于所述侧钳部和所述制动部之间的侧衬垫。

4.根据权利要求1所述的偏航系统，其特征在于，所述制动部自法兰本体向外侧远离塔筒的方向水平延伸，和/或，所述制动部自法兰本体向内侧靠近塔筒中心的方向水平延伸。

5.根据权利要求1所述的偏航系统，其特征在于，所述机舱底座在位于所述制动部的位置设有第二通孔；

6.一种风力发电机组，其特征在于，包括根据权利要求1～7任意一项所述的风力发电机组的偏航系统。

7.一种偏航控制方法，其特征在于，用于权利要求1～5任意一项所述的风力发电机组的偏航系统，所述偏航控制方法包括：

8.根据权利要求7所述的偏航控制方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求7所述的偏航控制方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求7所述的偏航控制方法，其特征在于，还包括：

技术总结本发明公开一种风力发电机组的偏航系统及其偏航控制方法。偏航系统包括：塔顶法兰，具有自法兰本体顶部水平延伸出的制动部，风力发电机组的机舱底座用于可移动地设置于制动部的上表面；钳位件具有侧钳部和下钳部，侧钳部从侧面限定制动部，下钳部从下方限定制动部，下钳部在相对制动部的位置设有第一通孔；第一主动式制动器通过第一通孔固定安装于下钳部；控制器电性连接于第一主动式制动器，用于在机舱偏航或者风力发电机组停机时控制第一主动式制动器工作，向制动部提供自下而上的压紧力，并在风载荷作用下执行对机舱的偏航操作。采用本发明实施例中的技术方案能够节省了机舱空间，有利于机舱结构的优化设计。技术研发人员：张海波,刘瑞兵受保护的技术使用者：金风科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9