本实用新型涉及风力发电领域，具体涉及一种风机交流变桨系统。
背景技术：
风能是清洁的可再生能源取之不尽用之不竭。在所有新能源、可再生能源利用技术中风力发电是技术最成熟、最具规模开发和商业发展前景的方式。风力发电的主要设备为风机，风力吹动叶片转动，从而使风机将机械能转换为电能。
本申请人发现现有技术中至少存在以下技术问题：现有风机在风速突变情况下，容易导致叶片角度不一致、软件超速等故障，且现有风机上使用的变桨电池为铅酸电池，放电后需24小时才能充满电，在充满之前如再次出现需紧急变桨的情况，将加剧电池的劣化，设置出现电池容量不足，无法回收叶片，导致风机摆动加大，在暴风情况下可能可能造成塔筒扭曲，甚至风机风车的严重后果，且现有电池管理单元只能监控电池电压，无法监控电池容量，经常出现监控到的电压合格，但实际容量不足，导致收桨不成功，存在较大安全隐患。
技术实现要素：
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种风机交流变桨系统，以解决现有技术中变桨电池容量不足，且无电池容量监控，容易导致收桨不成功等技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：采用所述超级电容做为紧急变桨后备电源，不仅充电电流大、充放电循环寿命长，且设置有所述充电管理单元对所述超级电容的电压和容量进行监控，从而保证风机的顺利收桨等技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供的一种风机交流变桨系统，包括变桨PLC和轮毂控制柜，所述变桨PLC与所述轮毂控制柜通过RS485通讯线电连接，所述变桨PLC与所述轮毂控制柜之间设置有安全链，所述轮毂控制柜内设置有伺服驱动器，所述伺服驱动器与变桨电机电连接，所述伺服驱动器内设置有电容，所述电容上连接有逆变电路和整流电路；
所述伺服驱动器的输入端安装有开关电源，所述伺服驱动器外侧还设置有电容监测模块，所述电容监测模块与所述电容电连接；
所述伺服驱动器上还连接有超级电容，所述超级电容上设置有泄放电阻，所述超级电容的输出端连接有充电管理单元和升压回路，所述升压回路与所述伺服驱动器之间通过直流母线相连接，所述直流母线上安装有整流二极管；
所述伺服驱动器一侧还连接有滑环和叶片限位开关。
采用上述一种风机交流变桨系统，当风力发生突变时，有所述超级电容对所述伺服驱动器进行供电，在供电过程中，所述升压回路对所述超级电容进行升压，使所述超级电容的输入电压得到提高，从而可减少所述超级电容的单体数量，同时在所述超级电容供电时，所述充电管理单元对所述直流母线上的电压进行检测，当所述直流母线的静态电压与动态的电压差值满足设定值时，电流流向所述超级电容，给所述超级电容充电，充电过程中通过电流检测电路检测所述超级电容充电电流，通过处理器进行电流闭环控制，保证充电电流在所述超级电容额定工作电流范围内，防止损坏所述超级电容，当电容组电压检测电路检测到所述超级电容充电至饱和电压时，不再向所述超级电容充电，在放电时，当所述直流母线电压的静态电压与动态的电压差值低于设定电压值时，工作于升压模式，在放电过程中通过电流检测电路检测所述超级电容的放电电流，通过处理器进行电流闭环控制，保证充电电流在所述超级电容额定工作电流范围内，防止损坏所述超级电容，当母线电压检测电路检测到所述直流母线电压恢复到额定值时，或者电容电压检测电路检测到所述超级电容放电至最低电压时，所述超级电容不再放电，所述轮毂控制柜在工作时，当所述伺服驱动器发生故障或所述变桨电机发生超速时，所述驱动器故障报警开关会发出报警信号，从而使所述超速继电器和所述看门狗继电器同时断开，启动故障停机，带动桨叶运行至顺桨位置。
作为优选，所述轮毂控制柜共有三个，且均与所述变桨PLC电连接。
作为优选，所述安全链有驱动器故障报警开关、超速继电器和看门狗继电器串接构成。
作为优选，所述开关电源为24V，20A的直流电源。
作为优选，所述变桨电机为交流伺服电机，且额定电压为230V，额定转速为2000rpm。
作为优选，所述超级电容采用72个2.7V/650F单体组成180V/9.0F的模组，且该模组的外形尺寸为380mm*200mm*280mm，重量：≤15Kg。
有益效果在于：1、本实用新型将所述超级电容作为变桨紧急备用电源，并在所述超级电容供电时通过所述升压回路对其进行升压，从而减少所述超级电容的单体个数，又可保证供电电路的电压值；
2、通过所述充电管理单元对所述超级电容进行监控，可自动控制所述超级电容的充放电，避免损坏电容组；
3、通过设置所述安全链，在所述伺服驱动器发生故障或所述变桨电机发生超速时，及时启动故障停机，从而避免桨叶损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1是本实用新型的系统结构框图；
图2是本实用新型的安全链结构框图；
图3是本实用新型的超级电容升压与充电管理单元原理框图；
图4是本实用新型的充电等效电路图；
图5是本实用新型的升压等效电路图。
附图标记说明如下：
1、变桨PLC；2、安全链；21、看门狗继电器；22、超速继电器；23、驱动器故障报警开关；3、滑环；4、轮毂控制柜；41、伺服驱动器；410、整流电路；411、电容；412、逆变电路；42、开关电源；43、电容监测模块；44、超级电容；45、泄放电阻；46、充电管理单元；47、升压回路；48、整流二极管；49、直流母线；5、变桨电机；6、叶片限位开关。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
参见图1-图5所示，本实用新型提供了一种风机交流变桨系统，包括变桨PLC 1和轮毂控制柜4，变桨PLC 1与轮毂控制柜4通过RS485通讯线电连接，变桨PLC 1与轮毂控制柜4之间设置有安全链PLC2，轮毂控制柜4内设置有伺服驱动器41，伺服驱动器41与变桨电机5电连接，伺服驱动器41内设置有电容411，电容411用于储存电能，保证伺服驱动器41的正常供电，电容411上连接有逆变电路412和整流电路410，逆变电路412和整流电路410用于实现电能的直流转交流和交流转直流；
伺服驱动器41的输入端安装有开关电源42，开关电源42用于为伺服驱动器41供电，伺服驱动器41外侧还设置有电容监测模块43，电容监测模块43与电容411电连接，电容监测模块43用于监测电容411的使用情况；
伺服驱动器41上还连接有超级电容44，超级电容44上设置有泄放电阻45，泄放电阻45用于当超级电容44受外界因素与伺服驱动器41脱开时，释放超级电容44上的残存电荷，避免造成伺服驱动器41损坏，超级电容44的输出端连接有充电管理单元46和升压回路47，升压回路47与伺服驱动器41之间通过直流母线49相连接，直流母线49上安装有整流二极管48，整流二极管48用于对超级电容44输出的电能进行整流和稳压；
伺服驱动器41一侧还连接有滑环3和叶片限位开关6，滑环3用于将市供电电缆接入轮毂控制柜4，叶片限位开关6用于检测叶片信号，便于设备在启动故障停机时，控制桨叶在顺桨位置停止。
作为优选，轮毂控制柜4共有三个，且均与变桨PLC 1电连接，如此设置，便于通过变桨PLC 1同时控制三个轮毂控制柜4。
安全链PLC2有驱动器故障报警开关23、超速继电器22和看门狗继电器21串接构成。
开关电源42为24V，20A的直流电源，如此设置，便于通过开关电源42为伺服驱动器41正常供电。
变桨电机5为交流伺服电机，且额定电压为230V，额定转速为2000rpm，如此设置，便于提高电机的控制精度，在变桨过程中，准确控制桨叶的停止位置。
超级电容44采用72个2.7V/650F单体组成180V/9.0F的模组，且该模组的外形尺寸为380mm*200mm*280mm，重量：≤15Kg，如此设置，便于使超级电容44的能量能满足停机2次的要求；
紧急收桨的平均扭矩为13N.m，收桨速度为6°/s，计算得出完成一次紧急收桨所需消耗的能量为：
E＝11*2312/9.55*15＝40kJ，其中考虑驱动器损耗、斩波回路效率、制动器功率损耗，可以估算完成一次紧急收桨需要能量约为50KJ；超级电容44所存储的能量为：1/2*9.0*(180*180-100*100)＝108kJ，因此可满足2次停止要求。
采用上述结构，当风力发生突变时，有超级电容44对伺服驱动器41进行供电，在供电过程中，升压回路47对超级电容44进行升压，使超级电容44的输入电压得到提高，从而可减少超级电容44的单体数量，同时在超级电容44供电时，充电管理单元46对直流母线49上的电压进行检测，当直流母线49的静态电压与动态的电压差值满足设定值时，电流流向超级电容44，给超级电容44充电，充电过程中通过电流检测电路检测超级电容44充电电流，通过处理器进行电流闭环控制，保证充电电流在超级电容44额定工作电流范围内，防止损坏超级电容44，当电容组电压检测电路检测到超级电容44充电至饱和电压时，不再向超级电容44充电，在放电时，当直流母线49电压的静态电压与动态的电压差值低于设定电压值时，工作于升压模式，在放电过程中通过电流检测电路检测超级电容44的放电电流，通过处理器进行电流闭环控制，保证充电电流在超级电容44额定工作电流范围内，防止损坏超级电容44，当母线电压检测电路检测到直流母线49电压恢复到额定值时，或者电容电压检测电路检测到超级电容44放电至最低电压时，超级电容44不再放电，轮毂控制柜4在工作时，当伺服驱动器41发生故障或变桨电机5发生超速时，驱动器故障报警开关23会发出报警信号，从而使超速继电器22和看门狗继电器21同时断开，启动故障停机，带动桨叶运行至顺桨位置。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。