風力發電機及其液壓偏航裝置控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型主要涉及風力發電技術領域，具體地說，涉及一種風力發電機液壓偏航裝置控制系統，以及設置有該系統的風力發電機。
【背景技術】
[0002]風力發電機是利用風能發電的設備，風力發電機組通常由葉輪、傳動系統、發電機、偏航與變槳控制系統等主要部分組成。其中偏航系統是風力發電機組的核心部分，其性能好壞直接影響風機效率。
[0003]目前市場上風機偏航系統以電機驅動方式為主，由于電機自身的特點，不能頻繁進行啟動與停止，因此當風向發生變化時，通常需等機艙位置與風向偏差達到一定角度后才啟動電機實現偏航，風能利用效率低。
[0004]針對電機驅動偏航系統的弱點，相關領域內的技術人員開始研究液壓偏航驅動方式。傳統的液壓偏航系統采用液壓馬達的驅動方式，通過液壓站為馬達提供動力源，根據機艙與風向的偏差控制換向閥，使馬達正轉或反轉，從而驅動機架偏航。由于液壓馬達無法直接驅動偏航系統，通常需與減速機配合驅動，減速機的成本較高，維護性較差，因此相關領域內技術人員開始考慮油缸驅動方式的液壓偏航系統。
[0005]圖1是一種常見的油缸驅動偏航裝置的結構示意圖。在回轉支撐的大齒輪1圓周上均勻布置與之嚙合的小齒輪2 (數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的直線往復運動轉化為曲柄3、齒輪機構的圓周運動，進而實現偏航。
[0006]前述油缸驅動偏航裝置的優點是結構簡單，可靠性強，驅動力大，成本低，維護性好，但控制系統比馬達方式復雜，在偏航過程中需控制各油缸準確的伸縮與換向，保證各油缸動作的協同匹配，減少油缸動作對機組的沖擊。
【實用新型內容】
[0007]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種風力發電機液壓偏航裝置的控制系統，以解決現有技術中油缸協同控制困難的難題。
[0008]本實用新型的風力發電機液壓偏航裝置的控制系統，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，所述分界線二側分別為第一區域和第二區域，所述控制系統包括:
[0009]區域檢測裝置，用于檢測所述油缸位于第一區域還是第二區域；
[0010]偏航方向檢測裝置，用于檢測當前偏航方向；
[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域檢測裝置及偏航方向檢測裝置，并根據檢測結果向所述換向電磁閥發送控制信號。
[0012]進一步地，所述控制系統還包括:
[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，所述區域檢測裝置包括:區域位置開關，以及與所述區域位置開關配合工作的感應盤，所述區域位置開關位于所述第一區域或第二區域，并與所述齒輪的中心線對齊，所述感應盤為半圓形并設置于所述曲柄上。
[0018]進一步地，所述最大行程檢測裝置包括第一位置開關，所述最小行程檢測裝置包括第二位置開關，所述第一位置開關和第二位置開關與第一感應塊配合工作，所述第一位置開關和第二位置開關位于所述分界線上，所述第一感應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，所述最小行程檢測裝置包括第四位置開關，所述第三位置開關和第四位置開關設置于油缸的缸筒上，且所述第三位置開關和第四位置開關與設置于活塞上的第二感應塊配合工作。
[0020]本實用新型的另一個方面，還提供一種風力發電機，包括液壓偏航裝置，所述風力發電機還包括前述任一項的控制系統。
[0021]本實用新型的風力發電機及其液壓偏航裝置的控制系統，將油缸相對于齒輪的位置分為第一區域和第二區域，通過檢測油缸位于第一區域還是第二區域，并根據當前偏航方向，可控制換向電磁閥換向，進而實現油缸的伸縮以實現對風，整個過程控制簡單，對位精準。
[0022]在進一步的技術方案中，本實用新型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，在其它油缸驅動力下隨動，避免了換向點的沖擊力。
[0023]另外，本實用新型在偏航啟動、停止及油缸換向時，可調節換向電磁閥的電流，進而控制油缸動作速度，能減小系統沖擊，使系統平穩運行，并可大大提高機組的零部件使用壽命ο
【附圖說明】
[0024]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0025]圖1是一種常見的油缸驅動偏航裝置的結構示意圖；
[0026]圖2a是本實用新型一實施例的控制系統在第一位置的狀態圖；
[0027]圖2b是本實用新型一實施例的控制系統在第二位置的狀態圖；
[0028]圖2c是本實用新型一實施例的控制系統在第三位置的狀態圖；
[0029]圖3是本實用新型一實施例的控制系統的結構框圖；
[0030]圖4是本實用新型另一實施例的控制系統的結構示意圖；
[0031]圖5是本實用新型一實施例的控制方法的流程圖。
[0032]附圖標記說明:
[0033]大齒輪_1小齒輪_2
[0034]曲柄-3油缸-4
[0035]區域檢測裝置-5偏航方向檢測裝置-6
[0036]換向電磁閥-7控制器-8
[0037]最大行程檢測裝置-9最小行程檢測裝置-10
[0038]區域位置開關-51感應盤-52
[0039]第一感應塊-80第一位置開關-81
[0040]第二位置開關-82第三位置開關-83
[0041]第四位置開關-84第二感應塊-85
[0042]分界線-L
【具體實施方式】
[0043]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型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合實施例來詳細說明本實用新型。
[0044]本實用新型中，術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”主要用于區分不同的部件，但不對部件進行具體限制。鑒于油缸與氣缸結構上的類似性，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域技術人員理解的偏差范圍內的位置。
[0045]圖2a_2c所示是本實用新型一實施例的控制系統的工作狀態圖，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是本實用新型一實施例的控制系統的結構框圖。
[0046]參考以上各圖，本實用新型實施例的控制系統用于液壓偏航裝置中，該偏航裝置不同于現有的電機驅動偏航系統，也不同于現有的液壓馬達驅動偏航系統，其采用油缸4驅動的方式，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。
[0047]齒輪的數量可以為四個或其它可能，可均勻布置在回轉支撐的大齒輪1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的直線往復運動轉化為曲柄3、齒輪機構的圓周運動，進而實現偏航。
[0048]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 二側分別為第一區域和第二區域。就圖2a_2c所示的方位而言，可將分界線L上側定義為第一區域，分界線L下側定義為第二區域。圖2a所示的第一位置時，油缸4位于第一區域；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位于第二區域。
[0049]為了進行油缸4動作的控制，該控制系統至少包括區域檢測裝置5、偏航方向檢測裝置6、換向電磁閥7和控制器8。其中，區域檢測裝置5用于檢測油缸4位于第一區域還是第二區域。如果需要控制齒輪逆時針轉動，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。因而該區域檢測裝置5對油缸4換向動作的控制至關重要。
[0050]區域檢測裝置5可為多種可能結構，優選包