一種風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，包括若干臺變槳柜、若干臺變槳電機、若干個冗余編碼器、若干個接近開關(guān)和若干個限位開關(guān)，其中，每臺所述變槳柜安裝有一集成驅(qū)動控制單元，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有安全鏈繼電器，所述若干臺變槳柜通過各自的所述安全鏈繼電器串聯(lián)，并通過一滑環(huán)接入主控；每臺所述變槳柜通過所述集成驅(qū)動控制單元與一臺所述變槳電機、一個所述冗余編碼器、一個所述接近開關(guān)和一個所述位置開關(guān)相連；每臺所述變槳電機內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)變壓器和剎車器，且每臺所述變槳電機通過一減速箱與一槳葉相連，所述集成驅(qū)動控制單元接收所述主控的控制命令，驅(qū)動所述變槳電機對所述槳葉執(zhí)行變槳操作。
【專利說明】
一種風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，通常包含三個變槳電氣柜(也可以是四柜、六柜、七柜系統(tǒng))，分立的每個電氣柜內(nèi)都設(shè)置PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)、驅(qū)動單元、通訊單元、電源儲能單元等分立單元，這種分立設(shè)置的獨立單元不能很好地驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電機組工作，影響風(fēng)力發(fā)電機組效率，同時加工、安裝和維護非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高集成度的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，不僅減少了單元數(shù)量，使得控制柜結(jié)構(gòu)緊湊，而且提高了生產(chǎn)和維護的效率。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的主要技術(shù)方案為:
一種風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括若干臺變槳柜、若干臺變槳電機、若干個冗余編碼器、若干個接近開關(guān)和若干個限位開關(guān)，其中，
每臺所述變槳柜安裝有一集成驅(qū)動控制單元，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有安全鏈繼電器，所述若干臺變槳柜通過各自的所述安全鏈繼電器串聯(lián)，并通過一滑環(huán)接入主控；
每臺所述變槳柜通過所述集成驅(qū)動控制單元與一臺所述變槳電機、一個所述冗余編碼器、一個所述接近開關(guān)和一個所述位置開關(guān)相連；
每臺所述變槳電機內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)變壓器和剎車器，且每臺所述變槳電機通過一減速箱與一槳葉相連，所述集成驅(qū)動控制單元接收所述主控的控制命令，驅(qū)動所述變槳電機對所述槳葉執(zhí)行變槳操作。
[0005]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有PLC模塊，以對數(shù)字量和模擬量進行采集，并輸出至所述主控；
其中，采集的數(shù)字量包括接近開關(guān)信號、限位開關(guān)信號、旋鈕信號、輔助觸點信號;輸出的數(shù)字量包括繼電器開關(guān)信號和接觸器開關(guān)信號;模擬量包括變槳電機溫度、環(huán)境溫度、后備電源溫度、柜內(nèi)溫度以及驅(qū)動器件溫度。
[0006]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有通訊模塊，每個所述集成驅(qū)動控制單元的所述通訊模塊串聯(lián)并與所述主控連接，以實現(xiàn)所述若干個變槳柜之間，所述變槳柜與所述主控之間，以及所述槳葉與所述主控之間的通信聯(lián)絡(luò)。
[0007]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有開關(guān)電源模塊，與所述接近開關(guān)和所述限位開關(guān)相連，以提供所述接近開關(guān)和所述限位開關(guān)工作所需電源。
[0008]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)電源模塊為24V開關(guān)電源。
[0009]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有剎車電源，與所述變槳電機的所述剎車器連接，以在故障狀態(tài)下提供所述剎車器工作所需電源，控制所述變槳電機對所述槳葉執(zhí)行順槳操作。
[0010]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有位置反饋模塊，與所述旋轉(zhuǎn)變壓器和所述冗余編碼器連接，以接收所述旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)送的槳葉角度反饋信號和所述冗余編碼器發(fā)送的編碼器反饋信號；
其中，所述槳葉角度反饋信號和所述編碼器反饋信號互為冗余。
[0011]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，每臺所述變槳柜還安裝有后備電源，與所述集成驅(qū)動控制單元相連，且所述集成驅(qū)動控制單元還與位于所述變槳柜外部的交流電源相連，所述后備電源于所述交流電源故障時為所述集成驅(qū)動控制單元提供電能。
[0012]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，所述后備電源為超級電容或蓄電池。
[0013]優(yōu)選的，上述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其中，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有后備電源充放電模塊，與所述后備電源連接，以對所述后備電源執(zhí)行充電操作或放電操作。
[0014]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或有益效果:
本發(fā)明設(shè)計高集成度的控制驅(qū)動單元，將PLC、充電機、驅(qū)動器、開關(guān)電源、剎車電源等單元集成在一起，用于信號采集、變槳柜之間的信息交換、變槳柜與主控的信息交換、后備電源的充放電管理，提供開關(guān)所需的交流-直流、直流-直流的24V電源，以及剎車所需的電源。該高集成度的控制驅(qū)動單元接受主控指令驅(qū)動變槳電機朝所需位置運動，用于改變槳葉角度。三個變槳電氣柜組成一個整體，同時驅(qū)動三臺變槳電機，改變?nèi)齻€槳葉的變槳角度，并可保證在變槳故障的情況下實施順槳，最大程度保證風(fēng)力發(fā)電機組的安全。并且本發(fā)明的高集成度的變槳控制系統(tǒng)元器件少、接線少、安裝方便、成柜容易、可靠性高。
【附圖說明】
[0015]參考所附附圖，以更加充分地描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。
[0016]圖1是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)的變槳柜A的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0017]
在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。當(dāng)然除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0018]本發(fā)明的目的是為了克服分立器件變槳柜存在的不足，提供一種應(yīng)用高集成度控制驅(qū)動單元的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，該高集成度控制驅(qū)動單元取代常規(guī)的PLC、通訊單元、驅(qū)動單元、充電機、開元電源、剎車電源等分立單元，根據(jù)主控指令可靠地驅(qū)動變槳電機，改變槳葉的角度，保證槳葉最大限度地捕獲風(fēng)能;其次是在故障狀態(tài)下，保證變槳控制系統(tǒng)能安全順槳，即將槳葉順至安全位置。
[0019]下面結(jié)合具體的實施例以及附圖詳細闡述本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)。
[0020]參考圖1所示，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，包括三個變槳柜(圖中標(biāo)示為A，B，C)、三個內(nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器和剎車的變槳電機(圖中標(biāo)示為Ml，M2，M3)、三個冗余編碼器(圖中標(biāo)示為SSl，SS2，SS3)、三個接近開關(guān)(圖中標(biāo)示為PXl，PX2，PX3)、三個限位開關(guān)(圖中標(biāo)示為LSI，LS2，LS3)。需要注意的是，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)可為主流的3柜、4柜、6柜和7柜系統(tǒng)，圖1僅作為一個實施例;^出本發(fā)明的一種3柜風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，其不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限制。
[0021 ]變槳柜A、變槳柜B和變槳柜C之間采用串聯(lián)的方式連接，具體的，變槳柜A、8和(:內(nèi)均安裝有一集成驅(qū)動控制單元(圖1中未示出)，該集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有安全鏈繼電器，變槳柜A、B和C通過各自的安全鏈繼電器連接在一起后，再通過一滑環(huán)10接入主控(圖1中未示出)。
[0022]進一步，每臺變槳柜通過其內(nèi)部設(shè)置的集成驅(qū)動控制單元與一臺變槳電機、一個冗余編碼器、一個接近開關(guān)和一個位置開關(guān)相連;并且每臺變槳電機內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)變壓器和剎車器(圖1中未示出)，均與集成驅(qū)動控制單元連接。如圖1所示，變槳柜A(通過其內(nèi)部設(shè)置的集成驅(qū)動控制單元)與接近開關(guān)PX1、限位開關(guān)LS1、冗余編碼器SSl以及變槳電機Ml連接，并且變槳電機Ml通過電機動力線纜11、旋轉(zhuǎn)變壓器通過線纜12、剎車器通過線纜13分別與變槳柜A連接。變槳柜B(通過其內(nèi)部設(shè)置的集成驅(qū)動控制單元)與接近開關(guān)PX2、限位開關(guān)LS2、冗余編碼器SS2以及變槳電機M2連接，并且變槳電機M2通過電機動力線纜21、旋轉(zhuǎn)變壓器通過線纜22、剎車器通過線纜23分別與變槳柜B連接。變槳柜C(通過其內(nèi)部設(shè)置的集成驅(qū)動控制單元)與接近開關(guān)PX3、限位開關(guān)LS3、冗余編碼器SS3以及變槳電機M3連接，并且變槳電機M3通過電機動力線纜31、旋轉(zhuǎn)變壓器通過線纜32、剎車器通過線纜33分別與變槳柜C連接。優(yōu)選的，變槳電機既可以是交流電機也可以是直流電機。
[0023]另外，每臺變槳電機均通過一減速箱與一槳葉(圖1中未示出)相連，也即槳葉通過減速箱連接至變槳電機，再通過變槳電機連接至變槳柜的集成驅(qū)動控制單元，從而實現(xiàn)與主控的連接;該集成驅(qū)動控制單元接收主控的控制命令，驅(qū)動變槳電機對槳葉執(zhí)行變槳操作，以及在檢測出故障時，控制變槳電機對槳葉執(zhí)行順槳操作。
[0024]參考圖2所示，在圖1所示的一種本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)中，每個變槳柜的結(jié)構(gòu)框圖。圖2以變槳柜A為例進行展示，實際上變槳柜A、B和C是完全相同的，其可以互換使用。在變槳柜A中，安裝有一臺高集成度驅(qū)動控制單元(圖中標(biāo)示為Al)、后備電源(圖中標(biāo)示為A2)、輸入電抗器(圖中標(biāo)示為A3)以及少量的低壓元器件(圖2中未示出)。
[0025]在集成驅(qū)動控制單元“內(nèi)，集成有PLC模塊A10，通訊模塊A11，開關(guān)電源模塊A12，剎車電源模塊Al 3，位置反饋模塊Al 4和后備電源充放電模塊Al 5。
[0026]其中，PLC模塊AlO與主控連接，用以實現(xiàn)PLC功能，具體為所有的數(shù)字量和模擬量輸入采集和輸出控制功能。數(shù)字量輸入信號包括接近開關(guān)信號、限位開關(guān)信號、旋鈕信號、輔助觸點信號等;數(shù)字量輸出信號包括各種繼電器和接觸器的開關(guān)信號;模擬量包括各種溫度信號，溫度信號包括變槳電機溫度、環(huán)境溫度、后備電源溫度、柜內(nèi)溫度以及驅(qū)動器件溫度，這些溫度信號由與集成驅(qū)動控制單元Al連接的一溫度傳感器R測定。PLC模塊AlO采集這些信號，并輸送至主控，主控根據(jù)這些信號可以分析出風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)目前的狀態(tài)，從而發(fā)送相應(yīng)的指令控制槳葉的角度和轉(zhuǎn)動速度。
[0027]通訊模塊All也與主控相連，用以實現(xiàn)通信功能，并且每個集成驅(qū)動控制單元內(nèi)的通訊模塊串聯(lián)在一起，以實現(xiàn)三個變槳柜之間，三個變槳柜與主控之間，三個槳葉之間以及槳葉與主控之間的通信聯(lián)絡(luò)。其中，通訊模塊All與主控的通信接口之間支持CANopen通信協(xié)議和Profibus通信協(xié)議。
[0028]開關(guān)電源模塊A12與接近開關(guān)和限位開關(guān)相連，以提供接近開關(guān)和限位開關(guān)工作所需電源，優(yōu)選的該開關(guān)電源模塊為24V開關(guān)電源，以提供外圍信號所需的24V電源。
[0029]剎車電源模塊Al3與內(nèi)置于變槳電機Ml內(nèi)的剎車器Ml3(內(nèi)置于變槳電機Ml內(nèi)，圖2為方便展示將其單獨繪制)連接，以在故障狀態(tài)下提供剎車器M13工作所需電源，控制變槳電機Ml對槳葉執(zhí)行順槳操作。
[0030]位置反饋模塊A14與旋轉(zhuǎn)變壓器M12(內(nèi)置于變槳電機Ml內(nèi)，圖2為方便展示將其單獨繪制)和冗余編碼器SSl連接，以接收旋轉(zhuǎn)變壓器M12發(fā)送的槳葉角度反饋信號和冗余編碼器SSl發(fā)送的編碼器反饋信號;其中，槳葉角度反饋信號和編碼器反饋信號互為冗余。并且優(yōu)選的，冗余編碼器SSl既可以安裝在變槳電機Ml的尾端，也即內(nèi)置于變槳電機Ml，也可以外置于變槳電機Ml。并且變槳電機Ml通過一減速箱20與一槳葉相連。
[0031]后備電源充放電模塊A15與后備電源A2連接，以對后備電源A2執(zhí)行充電操作或放電操。其中，變槳柜A的集成驅(qū)動控制單元Al外部與交流電源相連，內(nèi)部與該后備電源A2相連，后備電源A2可以是超級電容也可以是常規(guī)的蓄電池。該后備電源A2在電網(wǎng)故障時為集成驅(qū)動控制單元Al提供電源，以實現(xiàn)變槳電機Ml的緊急順槳操作。
[0032]本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)將分立器件集成為高集成度的器件，高集成度的變槳控制系統(tǒng)元器件少、接線少、安裝方便、成柜容易、可靠性高。
[0033]綜上所述，本發(fā)明提供的高集成度的變槳控制系統(tǒng)，通過高集成度的控制驅(qū)動單元，將PLC功能、通訊功能、開關(guān)功能、剎車功能、反饋功能、后備電源管理功能等功能模塊集成在一起，用于信號采集、變槳柜之間的信息交換、變槳柜與主控的信息交換、后備電源的充放電管理，提供開關(guān)所需的交流-直流、直流-直流的電源，以及剎車所需的電源。該高集成度的控制驅(qū)動單元接受主控指令驅(qū)動變槳電機朝所需位置運動，用于改變槳葉角度。三個變槳電氣柜組成一個整體，同時驅(qū)動三臺變槳電機，改變?nèi)齻€槳葉的變槳角度，并可保證在變槳故障的情況下實施順槳，最大程度保證風(fēng)力發(fā)電機組的安全。并且本發(fā)明的高集成度的變槳控制系統(tǒng)元器件少、接線少、安裝方便、成柜容易、可靠性高。
[0034]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，包括若干臺變槳柜、若干臺變槳電機、若干個冗余編碼器、若干個接近開關(guān)和若干個限位開關(guān)，其中， 每臺所述變槳柜安裝有一集成驅(qū)動控制單元，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有安全鏈繼電器，所述若干臺變槳柜通過各自的所述安全鏈繼電器串聯(lián)，并通過一滑環(huán)接入主控； 每臺所述變槳柜通過所述集成驅(qū)動控制單元與一臺所述變槳電機、一個所述冗余編碼器、一個所述接近開關(guān)和一個所述位置開關(guān)相連； 每臺所述變槳電機內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)變壓器和剎車器，且每臺所述變槳電機通過一減速箱與一槳葉相連，所述集成驅(qū)動控制單元接收所述主控的控制命令，驅(qū)動所述變槳電機對所述槳葉執(zhí)行變槳操作。2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有PLC模塊，以對數(shù)字量和模擬量進行采集，并輸出至所述主控； 其中，采集的數(shù)字量包括接近開關(guān)信號、限位開關(guān)信號、旋鈕信號、輔助觸點信號;輸出的數(shù)字量包括繼電器開關(guān)信號和接觸器開關(guān)信號;模擬量包括變槳電機溫度、環(huán)境溫度、后備電源溫度、柜內(nèi)溫度以及驅(qū)動器件溫度。3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有通訊模塊，每個所述集成驅(qū)動控制單元的所述通訊模塊串聯(lián)并與所述主控連接，以實現(xiàn)所述若干個變槳柜之間，所述變槳柜與所述主控之間，以及所述槳葉與所述主控之間的通信聯(lián)絡(luò)。4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有開關(guān)電源模塊，與所述接近開關(guān)和所述限位開關(guān)相連，以提供所述接近開關(guān)和所述限位開關(guān)工作所需電源。5.如權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)電源模塊為24V開關(guān)電源。6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有剎車電源模塊，與所述變槳電機的所述剎車器連接，以在故障狀態(tài)下提供所述剎車器工作所需電源，控制所述變槳電機對所述槳葉執(zhí)行順槳操作。7.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有位置反饋模塊，與所述旋轉(zhuǎn)變壓器和所述冗余編碼器連接，以接收所述旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)送的槳葉角度反饋信號和所述冗余編碼器發(fā)送的編碼器反饋信號； 其中，所述槳葉角度反饋信號和所述編碼器反饋信號互為冗余。8.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，每臺所述變槳柜還安裝有后備電源，與所述集成驅(qū)動控制單元相連，且所述集成驅(qū)動控制單元還與位于所述變槳柜外部的交流電源相連，所述后備電源于所述交流電源故障時為所述集成驅(qū)動控制單元提供電能。9.如權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后備電源為超級電容或蓄電池。10.如權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集成驅(qū)動控制單元內(nèi)集成有后備電源充放電模塊，與所述后備電源連接，以對所述后備電源執(zhí)行充電操作或放電操作。
【文檔編號】F03D7/00GK106050562SQ201610577603
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月21日
【發(fā)明人】程里伏, 原國亮
【申請人】江陰弘遠新能源科技有限公司