一种全智能动态偏航控制系统的制作方法

一种全智能动态偏航控制系统
[0001]
技术领域：本发明涉及一种风电行业偏航控制系统，特别是一种全智能动态偏航控制系统。
[0002]


背景技术：
：在风电行业偏航电机控制方式，一般由风电机组主控系统，通过plc模块控制直接控制电机接触器，再由电网工频直接驱动偏航电机动作。其特点是成本低控制简单；缺点是对机械结构冲击大，易损伤机械传动机构。目前已经有很多偏航电机在运行3-5年后损坏的。
[0003]
一般的解决方法是加装电机软启动装置，以起到软启动的作用，以减少偏航启停时对偏航传动机构的冲击。但功能单一，效果差。
[0004]


技术实现要素：
：本发明的目的是针对上述技术中存在的不足，提供一种全智能动态偏航控制系统。具有自动跟踪风向、自动解缆、偏航软启动和停止等功能，不仅解决上述行业问题，而且实现的功能可独立于风机控制系统存在；另外为节约成本不仅可以连接三台偏航电机负载，还可以接更多偏航电机。
[0005]
本发明的目的是这样实现的，包括三种控制模式：远程模式、本地自动模式、本地手动模式。其特征是，远程模式是变频器通过通讯接收风机主控系统发送的指令，从而控制偏航电机动作。本地自动模式是由变频器自行控制风机的偏航电机动作，当风机系统死机或出现异常时，变频器可自动控制偏航电机动作。本地手动模式是通过人为触发变频器柜体上的开关，进行风机的偏航电机动作。
[0006]
本发明的有益效果是，不仅可以避免电网工频下偏航电机启停时对传动机械结构的冲击，使风机运行平稳，还可以减小风机机组偏航载荷，减轻机械传动机构损伤，延长偏航电机使用寿命和维护成本。而且，能够实现偏航的调速运行，响应速度快；使用编码器作为偏航位置反馈，提高偏航系统位置控制的精准度，使风机能够达到更好的控制效果。
[0007]
在以往风机失速工况下，一般只有机毁人亡，损失重大。本发明是独立于风机主控系统，在三种任意控制模式下，当检测到风机处于失速状态时全智能动态偏航系统，将优先执行避险方案。全智能动态偏航系统将自动驱动风机偏航电机到侧风位置状态，通过减少风机转动动能，来达到减速目的，从而避免失速倒塔造成的重大损失。
附图说明
[0008]
图1是本发明的结构示意图图2是本发明的控制流程示意图。
具体实施方式
[0009]
下面结合附图对本实施例做详细说明由图1可知，本发明采用集中管理分散控制方式，由主控系统plc集中管理，由变频器内置的plc进行控制，变频器采用内部带有内置plc模块的变频器，这样可以节省单独购买plc的成本。
[0010]
偏航电机驱动方式，采用一个变频器带多个偏航电机，以节省安装空间。各偏航电机之间并联连接，偏航电机的保护装置串联连接，以保证负载上的任何一个电机的保护装置触发后所有电机都不允许运行，以避免造成更大的损失。
[0011]
三种控制模式：远程模式、本地自动模式、本地手动模式。远程模式是变频器（1-3）通过通讯接收风机主控系统（1-1）发送的指令，从而控制偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作。本地自动模式是由变频器（1-3）自行控制风机的偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作，当风机系统死机或出现异常时，变频器（1-3）可自动控制偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作。本地手动模式是通过人为触发变频器（1-3）柜体上的开关，进行风机的偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作。
[0012]
风机主控系统（1-1）将动作指令发送给变频器（1-3），由变频器（1-3）通过电机驱动模块（1-6），驱动偏航电机（1-8、1-9、1-10）做顺时针/逆时针转动，直到动作指令结束偏航电机（1-8、1-9、1-10）停止。同时，变频器（1-3）实时将通过偏航位置传感器（1-7）采集到的位置信息发送给风机主控系统（1-1）。
[0013]
在偏航电机转动过程中，如果变频器（1-3）监测到电机保护装置（1-8a、1-9a、1-10a）触发或偏航位置传感器（1-7）触发，则立刻停止驱动偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作。并向风机主控系统（1-1）发送当前变频器的状态信息。
[0014]
任何时候当外部给变频器（1-3）的输入电源（1-2）出现，如：电源丢失、缺相、电压低、电压不平衡等故障时，变频器首先控制电机驱动模块（1-6）停止对偏航电机的驱动，然后将故障信息发送给风机主控系统（1-1）。
[0015]
本发明所要解决的技术问题是提供一种全智能动态偏航控制系统，具有自动跟踪风向、自动解缆、偏航软启动和停止等功能。而且本发明实现的功能可独立于风机控制系统存在；另外，为节约成本不仅可以连接三台偏航电机负载，还可以接更多偏航电机。
[0016]
本发明一种全智能动态偏航控制系统，具有三种控制模式：远程模式、本地自动模式、本地手动模式。远程模式是变频器（1-3）通过通讯接收风机主控系统（1-1）发送的指令，从而控制偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作。本地自动模式是由变频器（1-3）自行控制风机的偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作，当风机系统死机或出现异常时，变频器（1-3）可自动控制偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作。本地手动模式是通过人为触发变频器（1-3）柜体上的开关，进行风机的偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作。
[0017]
风机主控系统（1-1）将动作指令发送给变频器（1-3），由变频器（1-3）通过电机驱动模块（1-6），驱动偏航电机（1-8、1-9、1-10）做顺时针/逆时针转动，直到动作指令结束偏航电机（1-8、1-9、1-10）停止。同时，变频器（1-3）实时将通过偏航位置传感器（1-7）采集到的位置信息发送给风机主控系统（1-1）。
[0018]
在偏航电机转动过程中，如果变频器（1-3）监测到电机保护装置（1-8a、1-9a、1-10a）触发或偏航位置传感器（1-7）极限位置触发，则立刻停止驱动偏航电机（1-8、1-9、1-10）动作。并向风机主控系统（1-1）发送当前变频器的状态信息。
[0019]
任何时候当外部给变频器（1-3）的输入电源（1-2）出现，如：电源丢失、缺相、电压低、电压不平衡等故障时，变频器首先控制电机驱动模块（1-6）停止对偏航电机的驱动，然后将故障信息发送给风机主控系统（1-1）。
[0020]
所述的软件具有三种控制模式：远程模式、本地自动模式、本地手动模式。
[0021]
远程模式，
远程模式下的控制方式，如图2所示。
[0022]
首先，在变频器完成启动（2-2），并经过初始化状态检测（2-3），判断变频器工作环境状态，如工作环境异常，则触发故障报警（2-4）；如工作环境正常，则判断控制模式（2-5）。
[0023]
如控制模式（2-5）为远程模式，则接收由风机主控系统plc（2-1）发出的动作指令，否则，风机主控系统plc（2-1）发出的动作指令无效。
[0024]
经过上述步骤后，变频器（1-3）进入待机状态（2-6），等待风机主控系统plc（2-1）发出的动作指令。
[0025]
当接收到由风机主控系统plc（2-1）发出的顺时针或逆时针偏航动作信号时，变频器（1-3）通过识别接收到的偏航动指令，确定偏航电机（1-8、1-9、1-10）需要动作方向（2-7）。判定动作方向后，检查顺时针方向限位（2-8）/逆时针方向限位（2-9）是否到达极限限位。如到达极限限位则中止偏航，并向主控发出报警信号（2-10）；如未到达偏航极限限位，则进行负载检查（2-13），检查变频器（1-3）的负载偏航电机是否正常，如负载异常则发出故障报警（2-4）；如负载检查（2-13）正常，则开始按之前判断的方向顺时针动作（2-11）/逆时针动作（2-12）驱动偏航电机（2-15）动作。从而实现顺时针或逆时针的偏航或解缆。
[0026]
在运行过程中，系统实时监测变频器负载情况，如发现负载异常（2-13）、偏航电机（1-8、1-9、1-10）出现故障、电机保护装置（2-16）触发，变频器（1-3）停止输出并报警（2-4）。
[0027]
本地自动模式，本地自动模式下的控制方式，如图2所示。
[0028]
首先，在变频器完成启动（2-2），并经过初始化状态检测（2-3），判断变频器工作环境状态，如工作环境异常，则触发故障报警（2-4）；如工作环境正常，则判断控制模式（2-5）。
[0029]
如控制模式（2-5）为本地自动模式，则由变频器内部程序自动运行，不接受由风机主控系统plc（2-1）发出的动作指令，对风机主控系统plc（2-1）发出的动作指令不做应答。
[0030]
经过上述步骤后，变频器（1-3）进入待机状态（2-6），进入偏航准备，当通过接收/采集到的风向位置信号，进行动作方向判断（2-7），达到偏航动作要求时准备开始偏航。
[0031]
在确定动作方向后检查，顺时针方向限位（2-8）/逆时针方向限位（2-9）是否到达极限限位。如到达极限限位则中止偏航，并向主控发出报警信号（2-10）；如未到达偏航极限限位，则进行负载检查（2-13），检查变频器（1-3）的负载偏航电机是否正常，如负载异常则发出故障报警（2-4）；如负载检查（2-13）正常，则开始按之前判断的方向顺时针动作（2-11）/逆时针动作（2-12）驱动偏航电机（2-15）动作。从而实现顺时针或逆时针的偏航或解缆。
[0032]
在运行过程中，系统实时监测变频器负载情况，如发现负载异常（2-13）、偏航电机（1-8、1-9、1-10）出现故障、电机保护装置（2-16）触发，变频器（1-3）停止输出并报警（2-4）。
[0033]
本地手动模式本地手动模式下的控制方式，如图2所示。
[0034]
首先，在变频器完成启动（2-2），并经过初始化状态检测（2-3），判断变频器工作环境状态，如工作环境异常，则触发故障报警（2-4）；如工作环境正常，则判断控制模式（2-5）。
[0035]
如控制模式（2-5）为本地手动模式，则由变频器（1-3）外部手动开关来控制内部程序运行。变频器（1-3）始终处于待机状态，等待外部开关信号输入来完成偏航动作。
[0036]
在变频器（1-3）进入待机状态（2-6）后，将进入偏航准备状态。当变频器（1-3）接收
到顺时针/逆时针开关信号触发时，进行判断动作方向（2-7）。确定是顺时针/逆时针方向后，检查顺时针限位（2-8）/逆时针方向限位（2-9）是否到达极限限位。如到达极限限位则中止偏航，并向主控发出报警信号（2-10）；如未到达偏航极限限位，则进行负载检查（2-13），检查变频器（1-3）的负载偏航电机是否正常，如负载异常则发出故障报警（2-4）；如负载检查（2-13）正常，则开始按之前判断的方向顺时针动作（2-11）/逆时针动作（2-12）驱动偏航电机（2-15）动作。从而实现顺时针或逆时针的偏航或解缆。
[0037]
在运行过程中，系统实时监测变频器负载情况，如发现负载异常（2-13）、偏航电机（1-8、1-9、1-10）出现故障、电机保护装置（2-16）触发，变频器（1-3）停止输出并发出故障报警（2-4）。