一种风力发电机组直流变桨柔性收桨系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机组收桨系统技术领域，具体而言，涉及一种风力发电机组直流变桨柔性收桨系统。


背景技术：

2.目前国内的风机电动变桨系统可分为直流变桨系统、交流变桨系统两大类。早期建设的风机一般使用直流变桨系统，核心部件包括变桨控制器、变桨驱动器、直流变桨电机，后备电源，变桨充电器等。当风机发生故障或者紧急情况时，通过后备电源给变桨电机供电使桨叶回到安全位置。对于风机的安全收桨，目前仅靠变桨后备电源直接顺桨的方式。当系统发生一般故障时，主控将发送收桨命令给变桨系统，由变桨控制器控制驱动器收桨；当系统发生模块故障、通信故障、超速故障、看门狗故障等变桨控制器故障或者电源故障、驱动器故障等严重故障时，无论何种故障，系统第一收桨逻辑即是切断安全链信号，进入后备电源带电机运行收桨模式。
3.这种处理方式存在安全上的风险，风机收桨的最后一道关口即电池收桨，而事实上电池收桨回路能否可靠启动，收桨功能是否可靠完成要参考以下一些情况：
4.1.efc信号、bypass信号没有可靠触发电池收桨回路，电池收桨回路失效；
5.2.如果电池收桨回路失效，变桨控制器损坏、死机等失效情况下，变桨控制器无法控制收桨；
6.3.极端情况下，有2～3个桨叶的后备电池电量过低或者容量不够，导致无法完成电池收桨功能。
7.4.如果在目前的系统设计中导致主轴超速发生后，系统无法完成顺桨控制，导致风机飞车甚至倒塔情况发生。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种风力发电机组直流变桨柔性收桨系统，其通过增加冗余的市电收桨模块以及超速监测模块，有效保障了桨叶收桨，防止风机飞车损坏以及倒塔情况的发生。
9.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
10.一种风力发电机组直流变桨柔性收桨系统，包括风机主控器、桨叶以及驱动桨叶变桨的变桨驱动单元，所述风机主控器包括变桨控制器，所述变桨控制器连接所述变桨驱动单元，所述变桨驱动单元包括变桨电机、后备电源以及变桨驱动器，所述变桨电机与所述变桨驱动器连接，所述后备电源与所述变桨电机连接并为所述变桨电机供电，所述变桨驱动器还与市电连接。
11.优选地，所述变桨驱动器具有市电收桨模块。
12.优选地，所述桨叶中还设置有限位开关，所述限位开关与所述变桨驱动器连接。
13.优选地，还包括超速监测模块，所述超速监测模块设置在轮毂内，所述超速监测模
块与所述风机主控器连接。
14.优选地，所述超速监测模块包括超速继电器，所述超速继电器与所述风机主控器连接。
15.优选地，所述变桨控制器为plc控制器。
16.优选地，所述超速继电器为18k5继电器。
17.优选地，还包括散热装置，所述散热装置设置在所述变桨控制器的侧面。
18.优选地，所述散热装置为散热风扇。
19.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
20.本实用新型设计了两道安全冗余模块，分别是市电收桨模块以及超速监测模块，本实用新型不更改原有的风机变桨系统的安全逻辑设计，不涉及风机的主控和变桨程序的更改，通过很少的电气回路的变更即能实现后备电源收桨回路不能切换情况下的收桨功能，加强了变桨系统收桨的安全冗余，系统的可靠性大大提高；
21.本实用新型设计合理、结构简单，实用性强。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本实用新型实施例1提供的风力发电机组直流变桨柔性收桨系统的结构框图；
24.图2为本实用新型实施例1提供的后备电源收桨回路结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例1提供的市电收桨模块流程图。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位
构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.实施例1
32.如图1所示，一种风力发电机组直流变桨柔性收桨系统，包括风机主控器、桨叶以及驱动桨叶变桨的变桨驱动单元，所述风机主控器包括变桨控制器，所述变桨控制器连接所述变桨驱动单元，所述变桨驱动单元包括变桨电机、后备电源以及变桨驱动器，所述变桨电机与所述变桨驱动器连接，所述后备电源与所述变桨电机连接并为所述变桨电机供电，所述变桨驱动器还与市电连接。
33.所述风机主控器主要服务于风力发电机，所述风机控制器包括变桨控制器，所述变桨控制器主要服务于所述风力发电机组直流变桨柔性收桨系统，所述变桨控制器控制所述变桨驱动单元从而控制风机的桨叶变桨，所述变桨控制器是风力发电机组直流变桨柔性收桨系统的中枢，对外通过滑环与风机主控器连接，对内控制变桨驱动单元进而控制桨叶的转动。
34.在检测出风机在运行中发生一般故障时，所述风机主控器将发送命令给变桨系统，由所述变桨控制器发送命令给变桨驱动器，再由变桨驱动器控制变桨电机进行收桨工作，此时为风机内的电源为；当系统发生严重故障时(比如：模块故障、通信故障、超速故障、看门狗故障、变桨控制器故障、电源故障或驱动器故障)，风力发电机组直流变桨柔性收桨系统切断安全链信号，进入后备电源收桨模式，所述后备电源为所述变桨电机供电，所述变桨电机驱动直接驱动桨叶进行顺桨，后备电源收桨回路主要原理如图2所示，风机主控器发出efc信号以及bypass信号再一次经过机舱柜、滑环、轮毂控制柜、防雷器后，控制变桨驱动器接触器开合，当主控efc信号以及bypass信号编程低电平时，变桨驱动器接触器断开，后备电源收桨回路接触器吸合，后备电源收桨回路导通，由后备电源直接驱动变桨电机从而控制桨叶收桨。
35.当出现风机主控器的efc信号以及bypass信号发生错误，无法按风机主控器的要求变成低电平，没有可靠触发后备电源收桨回路，后备电源收桨回路无法生效，导致风机飞车甚至倒塔情况的发生。efc信号与bypass信号无法变成低电平的情况包括：滑环的磨损导致信号串线、安全链模块损坏、机舱柜的端子的运维过程中被误解或防雷器被击穿等。所以当后备电源无法控制变桨电机收桨时，如图3所示，本实用新型设计了市电收桨模块，具体为市电为变桨驱动器供电，变桨驱动器设定速度驱动变桨电机回桨。
36.所述桨叶中还设置有限位开关，所述限位开关与所述变桨驱动器连接。
37.当变桨驱动器检测到主控efc信号消失时，则代表后备电源收桨回路无效，系统发生紧急故障，所述变桨驱动器检测限位开关信号，若所述桨叶并未到达限位，则所述变桨驱动器按内部设定的速度运行直至桨叶撞到限位。
38.更进一步的，为了加强收桨速度的控制，降低收桨时对风机塔筒冲击，变桨驱动器收桨速度执行分段处理，在收桨的后期接近限位时，降低收桨运行速度，即可以做到快速收
桨又能达到减少冲击的目的。
39.所述风力发电机组直流变桨柔性收桨系统还包括超速监测模块，所述超速监测模块设置在轮毂内，所述超速监测模块与所述风机主控器连接。
40.所述超速监测模块包括超速继电器，所述超速继电器与所述变桨控制器连接。
41.在一般的变桨安全链逻辑设计中，引入超速继电器信号，所述超速监测模块可以是风机系统自带的超速模块，用若干节点串入变桨安全链中实现超速安全监测功能，超速继电器信号由安装在轮毂内的超速模块控制，超速模块设置在接近开关信号的位置；所述超速监测模块还可以是在风机主控器出加入超速监测装置，将超速信号串入变桨安全链中实现超速监测功能。该超速监测模块是风力发电机组直流变桨柔性收桨系统中串入的一个不走滑环通道的与风机主控器连接的主轴超速信号，所述超速继电器实施反应主轴超速情况，当系统图正常超速为发生时，变桨安全链回路不受影响；当风机超速时，风机主控器向变桨控制器传输收桨命令，若在超速事实已经成立且桨叶还是没有收桨动作时，轮毂内的超速继电器开始动作，强制把变桨系统切入到电池回路中，由后备电源驱动桨叶顺桨，确保不发生飞车事故。
42.所述变桨控制器为plc控制器。
43.所述超速继电器为18k5继电器。
44.所述风力发电机组直流变桨柔性收桨系统还包括散热装置，所述散热装置设置在所述变桨控制器的侧面。
45.所述散热装置为散热风扇。
46.所述变桨控制器的远离所述散热风扇的一侧面形成散热通道，散热风扇能够维持变桨控制器的温度，延长变桨控制器的寿命。
47.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。