本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電葉片變槳控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展，風(fēng)電變槳控制技術(shù)飛速發(fā)展，雖然目前市場上有針對水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的專用型驅(qū)動控制器，該類驅(qū)動器技術(shù)僅僅掌握在少數(shù)幾家國內(nèi)外公司，采購成本極高，且技術(shù)由于受到壟斷，后期的維護(hù)成本也極高，而由于通用型的驅(qū)動器無論在成本、機(jī)型、技術(shù)壁壘、品牌上均具有很大的選擇空間和余地，故而基于通用型驅(qū)動器的變槳控制技術(shù)是一個有效且可行的技術(shù)方案，該方案如可行可同時拓展不同類型驅(qū)動器應(yīng)用于風(fēng)電變槳控制技術(shù)領(lǐng)域的范圍。

有鑒于此，如何開發(fā)針對通用型驅(qū)動器的變槳控制系統(tǒng)技術(shù)，是一個經(jīng)濟(jì)合理、有效且必要選擇。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述背景技術(shù)存在的缺陷，提供一種低成本，基于通用型伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明之一在于提供一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)，其由3*400V供應(yīng)電能，且可通過滑環(huán)與風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)實現(xiàn)相互的通訊和數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用于對風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片槳角的控制，該基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)包括三軸控系統(tǒng)、每一軸控系統(tǒng)配備一后備電源系統(tǒng)及一連接在滑環(huán)上的主接觸器、每一軸控系統(tǒng)均包括一主電源開關(guān)及一雙備份電源，每一軸控系統(tǒng)進(jìn)一步包括一通用伺服驅(qū)動器；該基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括一變槳PLC、一連接在雙備份電 源上的變槳安全鏈回路、一連接在主控制系統(tǒng)與通用伺服驅(qū)動器的一DI點之間的旁路信號控制回路及一通過滑環(huán)與主控制系統(tǒng)相連的緊急停機(jī)控制回路；變槳安全鏈回路上的任意一個安全故障信號均會觸發(fā)旁路信號控制回路和緊急停機(jī)控制回路的連鎖動作；該風(fēng)機(jī)變槳安全鏈回路上依次連接一輪轂超速安全控制觸點、一PLC看門狗控制觸點、一集成在通用伺服驅(qū)動器上的驅(qū)動器故障控制觸點、一第二驅(qū)動器故障控制觸點、一第三驅(qū)動器故障控制觸點及一風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器；緊急停機(jī)控制回路進(jìn)一步包括一風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)控制回路觸點及一觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器，風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)控制回路觸點為風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器的其中一觸點；風(fēng)機(jī)變槳安全鏈回路上的任意一個控制觸點信號的觸發(fā)均會引起風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器的風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)控制回路觸點的觸發(fā)。

進(jìn)一步地，每一后備電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括一超級電容充電器、一超級電容模組、一超級電容監(jiān)視器、一電容維護(hù)開關(guān)、一第一熔斷器及一第二熔斷器。

進(jìn)一步地，一第一熔斷器連接在超級電容充電器與一超級電容模組之間。

進(jìn)一步地，超級電容模組輸出端通過一第二熔斷器及一電容維護(hù)開關(guān)連接在一直流母線上，且第二熔斷器設(shè)置在靠近超級電容模組一側(cè)。

進(jìn)一步地，雙備份電源由一AC\DC開關(guān)電源、一DC\DC開關(guān)電源、一第一二極管及一第二二極管組成。

進(jìn)一步地，AC\DC開關(guān)電源輸入端連接在主電源開關(guān)上，AC\DC開關(guān)電源輸出端連接在第一二極管的正極，DC\DC開關(guān)電源輸入端通過直流母線連接在電容維護(hù)開關(guān)，DC\DC開關(guān)電源輸出端連接在第二二極管的正極。

進(jìn)一步地，旁路信號控制回路通過滑環(huán)連接在主控制系統(tǒng)與通用伺服驅(qū)動器的一DI點之間，該旁路信號控制回路進(jìn)一步包括一風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)旁路信號控制回路觸點，該風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸 發(fā)旁路信號控制回路觸點為風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器內(nèi)的一觸點。

進(jìn)一步地，風(fēng)機(jī)變槳安全鏈回路連接在第一、第二二極管的負(fù)極上。

進(jìn)一步地，92°限位開關(guān)一并連接在通用伺服驅(qū)動器一DI點上，該DI點上同時接入有旁路信號控制回路。

進(jìn)一步地，觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器進(jìn)一步包括一緊急停機(jī)控制觸點，風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)控制回路觸點為風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器內(nèi)的另一觸點，觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器中的緊急停機(jī)控制觸點連接在第一、第二二極管的負(fù)極與通用伺服驅(qū)動器的緊急停機(jī)輸入端之間，該緊急停機(jī)控制觸點由主控系統(tǒng)給出緊急停機(jī)信號、風(fēng)機(jī)變槳安全鏈給出緊急停機(jī)信號兩種中的任意一種觸發(fā)，正常狀況下，該緊急停機(jī)控制觸點處于常開狀態(tài)。

進(jìn)一步地，直流母線與通用伺服驅(qū)動器之間連接有一第三二極管，且該第三二極管的正極連接在直流母線上，第三二極管的負(fù)極連接通用伺服驅(qū)動器備用電源供電端上。

進(jìn)一步地，通用伺服驅(qū)動器的三相電源供電端連接在主電源開關(guān)上，通用伺服驅(qū)動器的主電源輸出端與變槳用交流電機(jī)相互連接，通用伺服驅(qū)動器的負(fù)極通過一第四二極管連接在超級電容模組的負(fù)極上，且連接在通用伺服驅(qū)動器負(fù)極與超級電容模組負(fù)極之間的第四二極管的正極與通用伺服驅(qū)動器的負(fù)極相連，第四二極管的負(fù)極與超級電容模組的負(fù)極相互連接。

進(jìn)一步地，主電源開關(guān)連接在主接觸器下端，主電源開關(guān)正常使用狀態(tài)處于常閉狀態(tài)，維護(hù)通用伺服驅(qū)動器或超級電容模組狀態(tài)下處于斷開狀態(tài)。

綜上所述，本發(fā)明一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)藉由采用常規(guī)的通用型的伺服驅(qū)動器作為風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)，故而不僅可以有效地降低整個風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)的成本，而且在確保風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)平穩(wěn)安全運(yùn)行的狀況下，為風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)提供了新的解決方案，拓寬了通用伺服驅(qū)動器的應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)的主控制回路架構(gòu)示意圖。

圖3為應(yīng)用于本發(fā)明一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)的主回路架構(gòu)示意圖。

圖4為應(yīng)用于本發(fā)明一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)的通訊架構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及效果，以下茲例舉實施例并配合附圖詳予說明。

請參閱圖1至圖4，本發(fā)明一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)，其由3*400V供應(yīng)電能，且可通過滑環(huán)與風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)實現(xiàn)相互的通訊和數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用于對風(fēng)機(jī)葉片槳角的控制，該基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)包括三軸控系統(tǒng)、每一軸控系統(tǒng)配備一后備電源系統(tǒng)及一連接在滑環(huán)上的主接觸器，每一軸控系統(tǒng)均包括一主電源開關(guān)。

每一軸控系統(tǒng)進(jìn)一步包括一通用伺服驅(qū)動器及一雙備份電源。

該基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括一變槳PLC、一連接在雙備份電源上的變槳安全鏈回路、一接在主控制系統(tǒng)與通用伺服驅(qū)動器的一DI點之間的旁路信號控制回路(BYPASS回路)及一通過滑環(huán)與主控制系統(tǒng)相連的緊急停機(jī)控制回路(EFC回路)。

每一后備電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括一超級電容充電器、一超級電容模組、一超級電容監(jiān)視器、一電容維護(hù)開關(guān)、一第一熔斷器及一第二熔斷器。

一第一熔斷器連接在超級電容充電器與一超級電容模組之間，電容維護(hù)開關(guān)正常使用狀態(tài)處于常閉狀態(tài)，維護(hù)通用伺服驅(qū)動器或超級電容模組狀態(tài)下處于斷開狀態(tài)。

超級電容模組輸出端通過一第二熔斷器及一電容維護(hù)開關(guān)連接在一直流母線上，且第二熔斷器設(shè)置在靠近超級電容模組一側(cè)。藉由第二熔斷器設(shè)置在靠近超級電容模組，故而可有效的保護(hù)第二熔斷器與超級電容模組之間的線路。

主電源開關(guān)連接在主接觸器與超級電容充電器之間，主電源開關(guān)正常使用狀態(tài)處于常閉狀態(tài)，維護(hù)通用伺服驅(qū)動器或超級電容模組狀態(tài)下處于斷開狀態(tài)。

通用伺服驅(qū)動器的三相電源供電端連接在主電源開關(guān)上，通用伺服驅(qū)動器的主電源輸出端與變槳用交流電機(jī)相互連接以實現(xiàn)向變槳交流電機(jī)供應(yīng)動力用電，通用伺服驅(qū)動器的負(fù)極通過一第四二極管連接在超級電容模組的負(fù)極上，且連接在通用伺服驅(qū)動器負(fù)極與超級電容模組負(fù)極之間的第四二極管的正極與通用伺服驅(qū)動器的負(fù)極相連，第四二極管的負(fù)極與超級電容模組的負(fù)極相互連接。

主接觸器可控制主電源開關(guān)的通斷以實現(xiàn)通過通用伺服驅(qū)動器向變槳用交流電機(jī)供應(yīng)電能，同時在超級電容模組未完成充電的情況下，可通過超級電容充電器向超級電容模組充電。

雙備份電源由一AC\DC開關(guān)電源、DC\DC開關(guān)電源、一第一二極管及一第二二極管組成。

AC\DC開關(guān)電源輸入端連接在主電源開關(guān)上，AC\DC開關(guān)電源輸出端連接在第一二極管的正極，DC\DC開關(guān)電源輸入端通過直流母線與電容維護(hù)開關(guān)相連接，DC\DC開關(guān)電源輸出端連接在第二二極管的正極。

正常情況下，軸控系統(tǒng)通過AC\DC開關(guān)電源端向通用伺服驅(qū)動器提供24V控制用電，異常情況下，即雙備份電源可在3*400V掉電或軸控系統(tǒng)與3*400V脫離的情況下，軸控系統(tǒng)通過DC\DC開關(guān)電源向通用伺服驅(qū)動器提供24V控制用電。

風(fēng)機(jī)變槳安全鏈連回路連接在接在第一、第二二極管的負(fù)極上，該風(fēng)機(jī)變槳安全鏈回路上依次連接一輪轂超速安全控制觸點、一PLC看門狗控制觸點、一集成在通用伺服驅(qū)動器上的驅(qū)動器故障控制觸點、一第二驅(qū)動器故障控制觸點、一第三驅(qū)動器故障控制觸點及一風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器，該風(fēng)機(jī)變槳安全鏈 緊觸發(fā)急停機(jī)用繼電器的負(fù)端接地。

旁路信號控制回路通過滑環(huán)連接在主控制系統(tǒng)與通用伺服驅(qū)動器的一DI點之間，該旁路信號控制回路進(jìn)一步包括一風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)旁路信號控制回路觸點，該風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)旁路信號控制回路觸點為風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器內(nèi)的一觸點。

92°限位開關(guān)一并連接在通用伺服驅(qū)動器一DI點上，該DI點上同時接入有旁路信號控制回路。

當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，觸發(fā)92°限位開關(guān)后，出于安全因素考量，風(fēng)機(jī)會觸發(fā)停機(jī)，待下一次主控制系統(tǒng)根據(jù)獲取的風(fēng)機(jī)各組成部分狀態(tài)量信號而判定風(fēng)機(jī)可平穩(wěn)安全時，主控制系統(tǒng)在92°為恢復(fù)的情況下，可通過旁路信號控制回路重新將風(fēng)機(jī)恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)，且92°限位開關(guān)恢復(fù)至未觸發(fā)狀態(tài)。

一通過滑環(huán)與主控制系統(tǒng)相連的緊急停機(jī)控制回路(EFC回路)，該緊急停機(jī)控制回路進(jìn)一步包括一風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)控制回路觸點及一觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器，觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器進(jìn)一步包括一由緊急停機(jī)控制觸點(EFC控制觸點)，風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)控制回路觸點為風(fēng)機(jī)變槳安全鏈觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器內(nèi)的另一觸點，觸發(fā)緊急停機(jī)用繼電器中的緊急停機(jī)控制觸點連接在第一、第二二極管的負(fù)極與通用伺服驅(qū)動器的緊急停機(jī)輸入端之間，該緊急停機(jī)控制觸點由主控系統(tǒng)給出緊急停機(jī)信號、風(fēng)機(jī)變槳安全鏈給出緊急停機(jī)信號兩種中的任意一種觸發(fā)，正常狀況下，該緊急停機(jī)控制觸點處于常開狀態(tài)。

直流母線與通用伺服驅(qū)動器之間連接有一第三二極管，且該第三二極管的正極連接在直流母線上，第三二極管的負(fù)極連接通用伺服驅(qū)動器備用電源供電端上。

三后備電源系統(tǒng)的每一超級電容監(jiān)視器均與變槳PLC的RS485端口相連接，用于采集并向變槳PLC反饋超級電容模組的狀態(tài)量信號，該狀態(tài)量信號至少包括超級電容模組的溫度、電壓、電容極性、充電器狀態(tài)量四類信號，超級電容監(jiān)視器通過RS485協(xié)議實現(xiàn)向變槳PLC實時上傳。

B編碼器與通用伺服驅(qū)動器的SSI端口相互連接，用于采集風(fēng)機(jī)輪轂的轉(zhuǎn)速、位置信號。

A編碼器與通用伺服驅(qū)動器的RESEVIOR端口相互連接，用于采集電機(jī)的轉(zhuǎn)速、位置信號。

變槳用交流電機(jī)的剎車信號輸出端與通用伺服驅(qū)動器的DO端口相互連接，用于獲取變槳用交流電機(jī)的剎車信號。

主控制系統(tǒng)通過滑環(huán)與變槳PLC實現(xiàn)相互的通訊和數(shù)據(jù)傳輸，且主控制系統(tǒng)與變槳PLC之間通過CANOPEN實現(xiàn)相互的通訊和數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)一步地，主控制系統(tǒng)接入變槳PLC的一CANOPEN通訊端口。

三軸控系統(tǒng)中的每一通用伺服驅(qū)動器的CANOPEN通訊端口均連接在變槳PLC上的另一CANOPEN通訊端口上。

95°限位開關(guān)連接在通用伺服驅(qū)動器的第三個DI端口上。

本發(fā)明一種基于用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括一輪轂超速監(jiān)視器、一軸控柜柜內(nèi)溫度監(jiān)視器、一輪轂溫度監(jiān)視器及一三相電壓監(jiān)視器。

輪轂超速監(jiān)視器用于采集輪轂的速度信號，并向變槳PLC反饋，同時在輪轂超速的情況下，可觸發(fā)風(fēng)機(jī)變槳安全鏈連回路上的輪轂超速安全控制觸點的動作。

軸控柜柜內(nèi)溫度監(jiān)視器用于采集軸控柜內(nèi)的溫度并實時向變槳PLC反饋軸控柜柜內(nèi)溫度信號。

輪轂溫度監(jiān)視器用于采集輪轂溫度數(shù)據(jù)并實時向變槳PLC反饋輪轂溫度數(shù)據(jù)。

三相電壓監(jiān)視器用于采集3*400V三相交流電的電壓變化情況，當(dāng)3*400V三相交流電的電壓高于設(shè)定值N倍且持續(xù)時間超過T時，即向主控制系統(tǒng)反饋三相交流電的電壓信號并控制主接觸器與3*400V三相交流電斷開，在具體實施例中，三相交流電壓高于設(shè)定值N倍及持續(xù)時間可以有多種組合關(guān)系。該等組合情況均可引起主接觸器與3*400V三相交流電斷開。

綜上所述，本發(fā)明一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)藉由采用常規(guī)的通用型的伺服驅(qū)動器作為風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)，故 而不僅可以有效地降低整個風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)的成本，而且在確保風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)平穩(wěn)安全運(yùn)行的狀況下，為風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)提供了新的解決方案，拓寬了通用伺服驅(qū)動器的應(yīng)用范圍。

以上所述的技術(shù)方案僅為一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)的較佳實施例，任何在本發(fā)明一種基于通用伺服驅(qū)動器的風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上所作的等效變換或替換都包含在本專利的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。