变桨集成控制器、变桨电机及变桨系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种变桨集成控制器、变桨电机及变桨系统，所述变桨集成控制器包括控制部及外壳，所述控制部位于所述外壳中，所述外壳上设置有与变桨电机固定连接的第一连接部。本实用新型提供的变桨集成控制器采用外壳上带有可以与变桨电机直接相连的第一连接部，在变桨集成控制器与变桨电机连接时，减少了大量连接端子和连接电缆，减少了风机轮毂中的空间占用，简化了变桨系统的组装工作，相比较现有技术，降低了变桨系统成本并提高了组装工作效率。
【专利说明】
变桨集成控制器、变桨电机及变桨系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种变桨集成控制器、变桨电机及变桨系统。
【背景技术】
[0002]变桨系统是风电机组的重要组成部分，变桨系统根据风速的大小自动调整叶片与风向之间的夹角，使风轮相对于风机保持恒定转速，稳定发电机的输出功率;变桨系统还可以改善桨叶和整机的受力状况，并在停机前利用空气动力学原理使桨叶顺浆90°而与风向平行，保证风机安全停机。
[0003]在实现上述变桨工作的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
[0004]变桨系统的所有部件都安装在轮毂上，风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。传统变桨柜中的ACDC电源、DCDC电源、PLC控制器以及变桨电机驱动器等模块独立安装在变桨柜内，各个模块之间用不同型号和长度的导线连接。风机轮毂内的空间有限，而这种安装排布方式占用的空间大，故障点多，而且布线工艺复杂，安装运维难度大。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的实施例提供一种变桨集成控制器、变桨电机及变桨系统，以解决变桨系统占用空间大，安装运维难度大等问题。
[0006]为达到上述目的，本实用新型的一方面提供一种变桨集成控制器，变桨集成控制器包括控制部及外壳，控制部位于外壳中，外壳上设置有与变桨电机固定连接的第一连接部。
[0007]进一步地，变桨集成控制器还包括位于外壳中的外部信号采集部、通信部以及变桨电机驱动部;控制部为PLC控制部，PLC控制部与变桨电机驱动部、外部信号采集部以及通信部连接。
[0008]进一步地，变桨集成控制器还包括位于外壳中的电源部，电源部与变桨电机驱动部以及PLC控制部连接。
[0009]进一步地，变桨集成控制器还包括位于外壳中的储能部，储能部与电源部、PLC控制部以及变桨电机驱动部连接。
[0010]进一步地，变桨集成控制器还包括位于外壳中的温度控制部，温度控制部包括温度传感器以及温度调节器，温度传感器及温度调节器分别与PLC控制部连接。
[0011]进一步地，温度调节器包括风扇和/或加热器。
[0012]进一步地，第一连接部为卡槽卡合结构或导轨结构。
[0013]本实用新型的另一方面提供一种变桨电机，变桨电机包括电机壳体，电机壳体上设置有与变桨集成控制器的第一连接部配合的第二连接部。
[0014]进一步地，第二连接部为卡槽卡合结构或导轨结构。
[0015]本实用新型的又一方面提供一种变桨系统，包括上述技术方案中的变桨集成控制器及上述技术方案中的变桨电机，变桨集成控制器的第一连接部与变桨电机的第二连接部连接。
[0016]本实用新型提供的变桨集成控制器、变桨电机及变桨系统采用外壳上带有可以与变桨电机直接相连的第一连接部的变桨集成控制器，在变桨集成控制器与变桨电机连接时，减少了大量连接端子和连接电缆，减少了风机轮毂中的空间占用，简化了变桨系统的组装工作，相比较现有技术，降低了变桨系统成本并提高了组装工作效率。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例中的变桨集成控制器结构示意框图；
[0018]图2为本实用新型实施例中的变桨系统结构示意图。
[0019]附图标记说明:
[0020]1、变桨电机;2，100、变桨集成控制器;3、通信接口 ； 4、模拟量输入输出接口； 5、电源及备用电源接口；6、加热器;7、风扇;8、数字量输入输出接口；9、卡槽;10、卡块;101、第一连接部；102、外部信号采集部；103、通信部；104、变桨电机驱动部；105、电源部；106、储能部；107、温度控制部；108、PLC控制部。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型实施例的变桨集成控制器、变桨电机及变桨系统进行详细描述。
[0022]本实用新型实施例提供的变桨集成控制器包括控制部及外壳，控制部位于外壳中，外壳上设置有与变桨电机I固定连接的第一连接部101。
[0023]变桨集成控制器100采用外壳封装部件，使变桨控制器的所有元件都集成在一个壳体内，减小占用空间，提高集成度，减少了大量连接端子和连接电缆;其通过第一连接部101与变桨电机I固定连接，可以减少与变桨电机I之间的连接电缆，降低变桨系统成本;并可以节省风机轮毂中的空间，并进一步相应减少轮毂的尺寸，降低轮毂成本;并且使变桨系统的组装更为简单，进而提高组装工作效率。
[0024]如图1所示，变桨集成控制器100还包括位于外壳中的外部信号采集部102、通信部103以及变桨电机驱动部104，控制部为PLC控制部108。
[0025]其中，外部信号采集部102位于变桨集成控制器100的外壳内，如图2所示，变桨集成控制器100的外部信号采集部102与伸出变桨集成控制器100的外壳的模拟量输入输出接口 4和数字量输入输出接口 8连接，其用于采集温度、湿度、桨叶角度、变桨电机风扇信号等外部信号数据。
[0026]通信部103位于变桨集成控制器100的外壳内，其用于与风力发电机组主控系统以及其它相关设备通信，如图2所示，通信部103与伸出变桨集成控制器100外壳的多个通信接口 3连接，以实现变桨集成控制器100与外部的数据交换，该通信接口包含但不限于Prof ibus-DP、CAN 总线、USB接口。
[0027]PLC控制部108与变桨电机驱动部104、外部信号采集部102以及通信部103连接，变桨电机驱动部104位于变桨集成控制器100的外壳内，用于根据外部信号采集部102采集到的外部数据以及风力发电机组主控系统的控制指令驱动变桨电机I。
[0028]将外部信号采集部102、通信部103以及变桨电机驱动部104集成在一体的变桨集成控制器100中后，变桨集成控制器100接收风力发电机组主控系统的指令，驱动变桨电机I动作，调节、转动桨叶的叶片到指定角度来保证风力发电机组的输出功率;变桨集成控制器100同时将采集到的变桨系统的状态及故障信息发送给风力发电机组主控系统。
[0029]变桨集成控制器100接收风力发电机组主控系统的指令，调节、转动风机的叶片到指定角度来实现以下功能:在额定风速以下时，桨叶位置保持在O度附近，最大限度捕获风能，保证空气动力效率;在达到及超过额定风速时，根据主控系统的指令调节叶片角度，保证风力发电机组的输出功率。
[0030]本实用新型实施例通过将传统变桨柜内的用于驱动变桨电机I的变桨电机驱动器、用于数据采集和数据交换的PLC控制器等元件集成在变桨集成控制器内，达到了减少连接端子、连接电缆、继电器和断路器等部件的目的;并且集中接线可以使变桨系统的尺寸变小，降低了变桨系统的成本，并达到节省变桨系统占用空间的目的。
[0031]此外，如图1所示，变桨集成控制器100还包括位于外壳中的电源部105，电源部105与变桨电机驱动部104以及PLC控制部108连接。
[0032]系统上电后，交流电源通过滑环传输至变桨集成控制器100的电源部105，变桨集成控制器100的电源部105将交流电源转化成负载所需的不同等级的电压，为变桨电机驱动部104以及PLC控制部108供电。
[0033]如图2所示，电源部105与伸出变桨集成控制器100外壳的电源及备用电源接口5连接，可与滑环提供的外部交流电源连接，并在需要时为备用检修电源接线。
[0034]电源部105集成在变桨集成控制器100中，相比较使用独立的A⑶C电源模块和DCDC模块，省去了连接ACDC电源模块和DCDC电源模块的连接电线，简化了变桨集成控制器100的组装工作。
[0035]此外，如图1所示，变桨集成控制器100还包括位于外壳中的储能部106，储能部106与电源部105、PLC控制部108以及变桨电机驱动部104连接。
[0036]储能部106可选用一个或多个超级电容串联或/和并联，也可选用蓄电池。
[0037]在系统上电时，变桨集成控制器100的电源部105在将交流电源转换为不同的负载需要的电压，并在同时为储能部106通电。储能部106可以在外部电源断电的情况下，代替电源部105为变桨电机驱动部104供电。
[0038]如图2所示，储能部106还与伸出变桨集成控制器100外壳的电源及备用电源接口5连接。
[0039]变桨系统的主要功能之一是在超过安全风速时或紧急情况下，旋转桨叶至安全位置，实现急停顺桨功能，保证风力发电机组的安全。在发生系统掉电即外部电源断开的情况时，变桨集成控制器100提供备用电源保证变桨电机I能够驱动桨叶至安全位置，实现急停顺桨功能，保证风力发电机组的安全。
[0040]此外，如图1所示，变桨集成控制器100还包括位于外壳中的温度控制部107，温度控制部107包括温度传感器以及温度调节器，温度传感器与温度调节器分别与PLC控制部108连接。
[0041 ] 温度控制部107包括温度传感器、控制器以及温度调节器。
[0042]温度传感器用于获取变桨集成控制器100的温度并上传到PLC控制部108，PLC控制部108根据温度传感器传送的温度数据确定是否需要进行温度调节。
[0043]具体地，如图2所示，温度调节器包括风扇7和加热器6，风扇7和加热器6内置于变桨集成控制器2中。PLC控制部108根据需要控制风扇或者加热器启动，以对温度进行调节。
[0044]如图2所示，第一连接部101为卡槽卡合结构，具体地，第一连接部101为卡块10，第一连接部101也可以设计为导轨结构的形式。
[0045]采用卡槽卡合结构或导轨结构将变桨集成控制器100和变桨电机I连接，可以省却连接电缆，方便安装，并有效减少变桨系统尺寸。
[0046]本实用新型的另一方面提供一种变桨电机I，变桨电机I包括电机壳体，电机壳体上设置有与变桨集成控制器的第一连接部101配合的第二连接部。
[0047]采用本实用新型实施例提供的变桨电机1，可以减少连接电缆，并能减少变桨系统空间，进一步减少轮毂体积。
[0048]变桨电机I可以选用直流电机或三相异步电机，变桨电机I上设置有旋转编码器，用来测量叶片的位置及叶片的运转速度，编码器安装在变桨电机I的散热风扇及变桨电机I之间。旋转编码器数据输出端与变桨集成控制器100的外部信号采集部102连接。
[0049]进一步地，第二连接部为卡槽卡合结构，如图2所示，第二连接部位于变桨电机I的尾部，第二连接部为与卡块10相配合的卡槽9，第二连接部也可以设计为与第一连接部101的导轨结构相配合的导轨结构。
[0050]采用卡槽结构和导轨结构将变桨集成控制器100和变桨电机I连接，可以省却连接电缆，方便安装，并有效减少变桨系统尺寸。
[0051]本实用新型的又一方面提供一种变桨系统，该变桨系统包括上述技术方案中的变桨集成控制器100及上述技术方案中的变桨电机I，变桨集成控制器的第一连接部101与变桨电机的第二连接部连接。
[0052]本实用新型提供的变桨集成控制器100、变桨电机I及变桨系统采用外壳上带有可以与变桨电机I直接相连的第一连接部101的变桨集成控制器100，在变桨集成控制器100与变桨电机I连接时，减少了大量连接端子和连接电缆，减少了风机轮毂中的空间占用，简化了变桨系统的组装工作，相比较现有技术，降低了变桨系统成本并提高了组装工作效率。
[0053]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。
【主权项】
1.一种变桨集成控制器，其特征在于，所述变桨集成控制器包括控制部及外壳，所述控制部位于所述外壳中，所述外壳上设置有与变桨电机(I)固定连接的第一连接部(101)。2.根据权利要求1所述的变桨集成控制器，其特征在于，所述变桨集成控制器还包括:位于所述外壳中的外部信号采集部(102)、通信部(103)以及变桨电机驱动部(104);所述控制部为PLC控制部(108)，所述PLC控制部(108)与所述变桨电机驱动部(104)、所述外部信号采集部(102)以及所述通信部(103)连接。3.根据权利要求2所述的变桨集成控制器，其特征在于，所述变桨集成控制器还包括位于所述外壳中的电源部(105)，所述电源部(105)与所述变桨电机驱动部(104)以及所述PLC控制部(I 08)连接。4.根据权利要求3所述的变桨集成控制器，其特征在于，所述变桨集成控制器还包括位于所述外壳中的储能部(106)，所述储能部(106)与所述电源部(105)、所述PLC控制部(108)以及所述变桨电机驱动部(104)连接。5.根据权利要求4所述的变桨集成控制器，其特征在于，所述变桨集成控制器(100)还包括位于所述外壳中的温度控制部(107);所述温度控制部(107)包括温度传感器以及温度调节器，所述温度传感器及所述温度调节器分别与所述PLC控制部(108)连接。6.根据权利要求5所述的变桨集成控制器，其特征在于，所述温度调节器包括风扇和/或加热器。7.根据权利要求1至6任一项所述的变桨集成控制器，其特征在于，所述第一连接部(101)为卡槽卡合结构或导轨结构。8.一种变桨电机，其特征在于，所述变桨电机(I)包括电机壳体，所述电机壳体上设置有与变桨集成控制器(100)的第一连接部(101)配合的第二连接部。9.根据权利要求8所述的变桨电机，其特征在于，所述第二连接部为卡槽卡合结构或导轨结构。10.—种变桨系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的变桨集成控制器(100)及如权利要求8或9所述的变桨电机(I)，所述变桨集成控制器的第一连接部(101)与所述变桨电机的第二连接部连接。
【文档编号】F03D80/60GK205559161SQ201620363258
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】李庆江, 肖飞, 朱海鹏
【申请人】北京天诚同创电气有限公司