专利名称：一种永磁直流无刷变桨控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动变桨控制系统，尤其是涉及一种永磁直流无刷变桨控制
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背景技术：
风力发电电动变桨距控制系统主要作用就是通过改变风机叶片迎风角度的大小来进行功率调节。现有电动变桨系统大多都是直流有刷励磁电机系统和交流异步电机系统两种。直 流有刷励磁电机系统启动转矩大、调速方便、控制简单、响应速度快但需要对电机电刷进行 定期维护、励磁部分发热严重需要加装风扇、运行效率低下且成本较高；交流异步电机系统 电机结构坚固耐用、价格低廉但其对驱动器的要求较高，启动转矩小，低速运行发热较大也 需要加装风扇且动态响应较慢。目前国内也有个别厂商开始试制采用永磁同步电机的变桨系统，但其属于高精度 伺服控制系统，增加了系统成本，且变桨系统运行环境的高震动性能，其运行性能并不稳定。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种更适合风 电变桨系统运行环境温度变化范围大，振动等级高，沿海烟雾腐蚀强以及轮毂空间狭小的 永磁直流无刷变桨控制装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种永磁直流无刷变桨控制装置，其特征在于，包括主电源、主控柜、轴控柜、冗余 编码器、备用电源、电机，所述的主电源与主控柜连接，所述的主控柜通过总线分别与轴控 柜、冗余编码器连接，所述的轴控柜分别与备用电源、电机连接。所述的主控柜包括PLC、外围控制电路，所述的PLC与第一外围控制电路连接。所述的轴控柜设有3个，分别为第一轴控柜、第二轴控柜、第三轴控柜；所述的备 用电源设有3个，分别为第一备用电源、第二备用电源、第三备用电源；所述的电机设有3 个，分别为第一电机、第二电机、第三电机；所述的第一轴控柜分别与第一备用电源、第一电 机连接，所述的第二轴控柜分别与第二备用电源、第二电机连接，所述的第三轴控柜分别与 第三备用电源、第三电机连接。所述的冗余编码器设有3个，分别为第一冗余编码器、第二冗余编码器、第三冗余 编码器。所述的总线为CAN总线或PR0FIBUS现场总线。所述的第一轴控柜、第二轴控柜、第三轴控柜均包括驱动器、第二外围控制电路。所述的第一电机、第二电机、第三电机均为永磁直流无刷电机。与现有技术相比，本实用新型具有采用永磁直流无刷伺服电机，具有响应速度快，结构紧凑，效率高，功率密度大，低速转矩运行性能好，非交感电机，散热性能优越等主要优 点，再配以一些特殊的电气设计，总结系统还具有以下优点(1)电机不需配装加热带，不需配装风扇散热，适应温度范围宽，没有电刷免维护。(2)采用模块化设计，专为每个轴设计独有的驱动控制和管理单元，通过减少柜内 不必要保护器件的使用，减少了系统故障点，提高系统的可靠性。(3)采用交直流通用的军品级ELMO伺服，通过简单的配置，既可以驱动交流电机， 也可以驱动直流电机。(4)三叶片独立驱动和控制，在系统故障下，可以独立完成收桨任务，增强了风机 系统的安全性。(5)采用备用电池成组设计，增强了备用电源维护的便捷性，采用全新的备用电源 管理技术，确保其长期在恶劣环境下运行的可靠性，延长了电池的寿命，并同时能够在线实 时监测电源状态。(6)采用宽温型设计，所有部件的设计都考虑了特殊的应用环境需求，同时柜体采 用了风扇冷却系统和电加热器，可应用于-40-50度环境温度范围条件中，增强了系统运行 的可靠性。(7)柜体对称设计，方便安装具有经济的外形尺寸和重量，轴控柜可互换。使得此变桨系统更适合风电变桨系统运行环境温度变化范围大，振动等级高，沿 海烟雾腐蚀强以及轮毂空间狭小等特点。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。如图1所示，一种永磁直流无刷变桨控制装置，包括主电源2、主控柜1、轴控柜、冗 余编码器、备用电源、电机，所述的主电源2与主控柜1连接，所述的主控柜1通过总线15 分别与轴控柜、冗余编码器连接，所述的轴控柜分别与备用电源、电机连接。所述的轴控柜 设有3个，分别为第一轴控柜3、第二轴控柜4、第三轴控柜5 ；所述的备用电源设有3个，分 别为第一备用电源6、第二备用电源7、第三备用电源8 ；所述的电机设有3个，分别为第一 电机9、第二电机10、第三电机11 ；所述的第一轴控柜3分别与第一备用电源6、第一电机9 连接，所述的第二轴控柜4分别与第二备用电源7、第二电机10连接，所述的第三轴控柜5 分别与第三备用电源8、第三电机11连接。所述的冗余编码器设有3个，分别为第一冗余编 码器12、第二冗余编码器13、第三冗余编码器14。所述的第一轴控柜3、第二轴控柜4、第三轴控柜5均包括驱动器、第二外围控制电 路。所述的第一电机9、第二电机10、第三电机11均为永磁直流无刷电机。采用永磁直流无刷电机作为执行机构，采用交直流通用伺服驱动器作为驱动器 件，配以上位机PLC组成一个分散式多轴控制系统。由于电机定子为永磁体因此发热很小，不需要风扇，减小了体积，缩短了电机的长 度更适合轮毂狭小空间安装。没有普通直流电机的碳刷，不需要电刷维护，增强了可靠性，并且启动转矩大，低速运 行性能良好。反馈装置采用多圈绝对值编码器，提高了系统的控制 精度，驱动器不但可以直接控制电机也可以在主点掉电请将下通过直流母线接入直流电源 进行紧急收桨，双重收桨设计大大增加了收桨控制的可靠性。
权利要求一种永磁直流无刷变桨控制装置，其特征在于，包括主电源、主控柜、轴控柜、冗余编码器、备用电源、电机，所述的主电源与主控柜连接，所述的主控柜通过总线分别与轴控柜、冗余编码器连接，所述的轴控柜分别与备用电源、电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种永磁直流无刷变桨控制装置，其特征在于，所述的主控 柜包括PLC、外围控制电路，所述的PLC与第一外围控制电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种永磁直流无刷变桨控制装置，其特征在于，所述的轴控 柜设有3个，分别为第一轴控柜、第二轴控柜、第三轴控柜；所述的备用电源设有3个，分别 为第一备用电源、第二备用电源、第三备用电源；所述的电机设有3个，分别为第一电机、第 二电机、第三电机；所述的第一轴控柜分别与第一备用电源、第一电机连接，所述的第二轴 控柜分别与第二备用电源、第二电机连接，所述的第三轴控柜分别与第三备用电源、第三电 机连接。
4.根据权利要求1所述的一种永磁直流无刷变桨控制装置，其特征在于，所述的冗余 编码器设有3个，分别为第一冗余编码器、第二冗余编码器、第三冗余编码器。
5.根据权利要求1所述的一种永磁直流无刷变桨控制装置，其特征在于，所述的总线 为CAN总线。
6.根据权利要求3所述的一种永磁直流无刷变桨控制装置，其特征在于，所述的第一 轴控柜、第二轴控柜、第三轴控柜均包括驱动器、第二外围控制电路。
7.根据权利要求3所述的一种永磁直流无刷变桨控制装置，其特征在于，所述的第一 电机、第二电机、第三电机均为永磁直流无刷电机。
专利摘要本实用新型涉及一种永磁直流无刷变桨控制装置，包括主电源、主控柜、轴控柜、冗余编码器、备用电源、电机，所述的主电源与主控柜连接，所述的主控柜通过总线分别与轴控柜、冗余编码器连接，所述的轴控柜分别与备用电源、电机连接。与现有技术相比，本实用新型具有更适合风电变桨系统运行环境温度变化范围大，振动等级高，沿海烟雾腐蚀强以及轮毂空间狭小等优点。
文档编号F03D7/00GK201763525SQ20102024464
公开日2011年3月16日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者王智 申请人:上海派恩科技有限公司