风力发电机组变桨系统变频控制装置的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组变桨系统变频控制装置。

背景技术：

风能作为一种发展迅猛的清洁能源，具有广阔的发展前景。近年来，风力发电机组经历了定桨距失速型、全桨叶变距型、基于变速恒频技术的变速型以及智能型的飞速发展，在此发展过程中，风力发电机组控制技术的发展起了决定作用，桨叶驱动控制技术的发展对整体技术的发展发挥了重要的推动作用。桨叶控制关系到整个风电机组的安全，因此桨叶控制装置的可靠性显得尤为重要，在桨叶回到安全位置前，必须保证驱动桨叶的能量供给万无一失，即使是在外电源不能提供的情况下。

目前我国乃至全球的风力发电设备中的变桨控制装置主要是：传统的采用直流电机作为执行部件、蓄电池作为后备电源的直流伺服驱动控制装置，采用直流伺服驱动技术，在系统发生故障时，自动切换到蓄电池供电，驱动桨叶回到安全位置。但蓄电池使用寿命短及维护周期短和耐低温性能差成为了阻碍其发展的致命缺陷。且这种产品的运行控制、系统故障处理结果的执行、手动和自动都完全依赖于变桨驱动器，而一旦变桨驱动器本身发生故障，则桨叶将不能回到零功率角位置，从而使整个风电机组处于不安全状态。在风电场曾多次出现因备用电源故障导致桨叶无法回到安全位置而使风机倒塔的毁灭性事件。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电机组变桨系统变频控制装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种风力发电机组变桨系统变频控制装置，包括机舱和轮彀，所述机舱内设有机舱控制柜，机舱控制柜内安装有变桨控制器，所述轮彀内设有变桨系统柜，变桨系统柜内安装有三个变桨驱动器、三个变桨电机、三个主供电单元、三个备用供电单元、三个开关电源和三个继电器，所述机舱与轮彀之间设置有滑环，所述变桨控制器通过后连杆连接滑环的输入端，所述滑环的输出端通过前连杆分别连接三个变桨驱动器，每个变桨驱动器分别连接一个变桨电机，变桨电机通过齿轮传动机构连接有风叶，每个开关电源的输入端分别连接一个主供电单元和备用供电单元，主供电单元与备用供电单元之间连接有电源接触器，每个开关电源的输出端分别连接一个变桨驱动器，变桨驱动器与变桨电机之间连接有一个继电器。

进一步的，每个齿轮传动机构均连接有加热器，所述加热器与风叶之间连接有温湿度控制器。

进一步的，所述主供电单元包括主电源、输入电抗器和主电源开关，所述主电源通过输入电抗器连接开关电源，所述主电源开关连接在所述主电源与输入电抗器之间。

进一步的，所述主电源连接有防雷器。

进一步的，所述备用供电单元包括超级电容、熔断器和备用电源开关，所述超级电容通过熔断器连接开关电源，所述备用电源开关连接在所述超级电容与熔断器之间。

进一步的，所述变桨控制器选用可编程控制器。

进一步的，所述变桨驱动器选用ac-ac型交流变频驱动器。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型在机舱内部只设置有变桨控制器，当调试维护人员查找故障时，可直接在机舱内部查询，而不用进入轮毂内部，大大降低了故障查询的难度，提高了故障排查的速度和效率；

2、采用主电源和备用电源组合供电，任何一路电源出现故障都不影响正常供电，保证变桨系统供电安全；

3、当变桨驱动器发生故障时，输出故障信号，继电器通电工作，接通主供电单元和备用供电单元，由供电单元直接向变桨电机供电，变桨电机带动风叶回到安全位置，弥补了某些变桨系统对变桨电机的驱动控制完全依赖变桨驱动器的不足，可以提高变桨系统乃至整个机组的安全性，提高风机的环境适应能力；

4、通过在每个齿轮传动机构上设有加热器，通过加热器可对齿轮传动机构进行预加热，增强了齿轮传动机构的低温启动能力和可靠性，极大地缩短了风电机组的低温启动时间，降低了整机故障率，降低了现场工作人员的劳动强度，特别适合在高寒地区推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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为本实用新型实施例所提供的风力发电机组变桨系统变频控制装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例所提供的风力发电机组变桨系统变频控制装置的电路框图。

附图标记说明：

1--机舱11--变桨控制器

2--轮彀21--变桨驱动器

22--变桨电机23--主供电单元

231--主电源232--输入电抗器

233--主电源开关234--防雷器

24--备用供电单元241--超级电容

242--熔断器243--备用电源开关

25--开关电源26--继电器

27--齿轮传动机构28--风叶

3--滑环4--后连杆

5--前连杆6--电源接触器

7--加热器8--温湿度控制器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例

请参阅图1、图2，本实用新型实施例提供一种风力发电机组变桨系统变频控制装置，包括机舱1和轮彀2，机舱1内设有机舱控制柜，机舱控制柜内安装有变桨控制器11，轮彀2内设有变桨系统柜，变桨系统柜内安装有三个变桨驱动器21、三个变桨电机22、三个主供电单元23、三个备用供电单元24、三个开关电源25和三个继电器26，机舱1与轮彀2之间设置有滑环3，变桨控制器11通过后连杆4连接滑环3的输入端，滑环3的输出端通过前连杆5分别连接三个变桨驱动器21，每个变桨驱动器21分别连接一个变桨电机22，变桨电机22通过齿轮传动机构27连接有风叶28，每个开关电源25的输入端分别连接一个主供电单元23和备用供电单元24，主供电单元23与备用供电单元24之间连接有电源接触器6，每个开关电源25的输出端分别连接一个变桨驱动器21，变桨驱动器21与变桨电机22之间连接有一个继电器26。

其中，变桨控制器11的作用是接受机舱1中主控系统给的变桨角度指令，同时协调三个变桨驱动器21之间协调工作，确保三个变桨控制柜安全可靠运行。变桨驱动器21的作用是驱动变桨电机22运动，并按照变桨控制器11给出的角度和速度等指令运行。滑环3的作用是传递机舱1和轮毂2间的电能及信号，完成机舱1至轮毂2变桨柜体的电能功率传输，同时传递机舱1内变桨控制器11与轮毂内变桨驱动器21之间的信号通讯传输。使用时，变桨控制器11通过滑环3控制变桨驱动器21，变桨驱动器21控制风力风电机组风叶28的角度，从而控制风轮的转速，进而控制风力发电机组的输出功率。

本实施例，所述变桨控制器11选用可编程控制器，所述变桨驱动器21选用ac-ac型交流变频驱动器。

由于机舱1内部只设置有变桨控制器11，当调试维护人员查找故障时，可直接在机舱1内部查询，而不用进入轮毂2内部，大大降低了故障查询的难度，提高了故障排查的速度和效率。

本实施例采用主电源和备用电源组合供电，任何一路电源出现故障都不影响正常供电，保证变桨系统供电安全。

其中，所述主供电单元23包括主电源231、输入电抗器232和主电源开关233，主电源231通过输入电抗器232连接开关电源25，主电源开关233连接在主电源231与输入电抗器232之间。输入电抗器232能限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效的保护变桨驱动器21并能够改善变桨驱动器21的功率因数，抑制变桨驱动器21输入电网的谐波电流产品特点：降低变桨电机22的噪音，降低涡流损耗。

进一步的，所述主电源231还连接有防雷器234。防雷器234可以有效地保护设备，一旦出现不正常电压，防雷器234将发生动作，起到保护作用。

所述备用供电单元24包括超级电容241、熔断器242和备用电源开关243，超级电容241通过熔断器242连接开关电源25，备用电源开关243连接在超级电容241与熔断器242之间。熔断器242在电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路，起到保护作用。

若变桨驱动器21发生故障，会输出故障信号，继电器26通电工作，接通主供电单元23和备用供电单元24，由供电单元直接向变桨电机供电，变桨电机22带动风叶28回到安全位置，弥补了某些变桨系统对变桨电机22的驱动控制完全依赖变桨驱动器21的不足，可以提高变桨系统乃至整个机组的安全性，提高风机的环境适应能力。

此外，每个齿轮传动机构27均连接有加热器7，加热器7与风叶28之间连接有温湿度控制器8。通过温湿度控制器8用对外部环境的温湿度传感，通过加热器7对齿轮传动机构27进行预加热，增强了齿轮传动机构27的低温启动能力和可靠性，极大地缩短了风电机组的低温启动时间，降低了整机故障率，降低了现场工作人员的劳动强度，本实施例特别适合在高寒地区推广应用。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。