专利名称：一种风电机变桨控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风电机领域，尤其涉及一种风电机变桨控制器。
背景技术：
在风力发电领域中，通常采用风电机来进行风力发电。如图1所示，为一般的风电机结构图(双馈机型)，该风电机包括轮毂1、齿轮箱2、机舱罩3、联轴器4、电控系统5、发电机6、冷却器7、泵站8、偏航驱动9、偏航制动10、偏航轴承11、底座12、弹性底座13和叶片14。随着风电机运行时间的增长，开始出现一些大部件(如齿轮箱)的故障。如果齿轮箱等大部件发生故障，一般都需要将其拆下返厂检修。但是在进行这些部件的拆卸时，需要先将风轮拆卸放置到地面上。如果此时叶片14的角度不合适，叶片14接触地面时会发生一定程度的损坏，但由于此时轮毂1与风电机控制系统的连接电缆已经拆除，风电机控制系统不能发挥作用，所以此时不能调整叶片14的角度。另外，如果风电机变桨控制部分出现故障，也需要对叶片14进行角度调整以避免叶片受损；同样，此时由于已经无法正常供电，所以也不能实现对叶片14角度的调整。
实用新型内容本实用新型针对在拆卸风电机之后或在现有风电机变桨控制部分出现故障等需要调整叶片角度的情形下、现有技术无法对叶片进行角度调整的缺陷，提供了一种风电机变桨控制器，其不仅能够在上述情况中实现对叶片角度的调整，而且还携带方便。一种风电机变桨控制器，该风电机变桨控制器包括输入模块、电机转向控制模块和电源模块，所述电机转向控制模块分别与所述输入模块和所述电源模块电连接，其中所述输入模块接收用户输入的转向命令，并将所述转向命令传递给所述电机转向控制模块；所述电机转向控制模块接收所述转向命令，并基于所述转向命令来从所述电源模块输出相应相序的电力。通过采用所述的风电机变桨控制器，由于电机转向控制模块能够基于转向命令来从所述电源模块输出相应相序的电源，这样，就能够根据叶片角度调整的需要为电机提供向相应方向转动所需的相应相序的电源，从而实现对叶片角度的调整。
图1为一般的风电机的结构图；图2为根据本实用新型的风电机变桨控制器的一种实施方式的框图；图3为根据本实用新型的风电机变桨控制器的另一实施方式的原理图；图4为交流接触器中各部件的符号图；图5为根据本实用新型的风电机变桨控制器的又一实施方式的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对根据本实用新型的风电机变桨控制器进行详细描述。如图2所示，根据本实用新型的风电机变桨控制器包括输入模块203、电机转向控制模块201和电源模块202，所述电机转向控制模块201分别与所述输入模块203和所述电源模块202电连接，其中，所述输入模块203接收用户输入的转向命令，并将所述转向命令传递给所述电机转向控制模块201 ；所述电机转向控制模块201接收所述转向命令，并基于所述转向命令来从所述电源模块202输出相应相序的电力。其中，输入模块203可以为键盘、按钮等输入设备。电机转向控制模块201可以为电控开关，例如，交流接触器等。该电控开关在来自输入模块203的转向命令的控制下向外部输出所需相序的电源。例如，该电控开关可以在来自输入模块203的转向命令的控制下， 使得向电机输出的电机左转所需的电源相序与电机右转所需的电源相序相差180度，从而能够实现电机的左转或者右转。图3示出了根据本实用新型的风电机变桨控制器的一种优选实施方式。如图3所示，所述电源模块202可以包括第一电源单元301和第二电源单元302，其中第一电源单元 301可以用于供应电机转向所需的电力，而第二电源单元302可以用于供应电机刹车所需的电力。并且，第一电源单元301和第二电源单元302均可以是AC-DC转换器，其将交流电网电源转换成电机转向/电机刹车所需的电力。另外，还如图3所示，所述输入模块203可以包括第一按钮W，所述电机转向控制模块201可以包括第一交流接触器Kl和第二交流接触器K2，其中，所述第一按钮m的动合接点、所述第一交流接触器Kl的常闭辅助触头和所述第一交流接触器Ki的线圈依序连接并通过所述第一按钮m的动合接点(在图3中，为第一按钮m的动合节点中的端点1 接收外部交流电源、通过所述第一交流接触器KI的线圈接地；所述第一交流接触器Kl的常开辅助触头和所述第二交流接触器K2的线圈依序连接并通过所述第一交流接触器Kl的常开辅助触头接收所述外部交流电源、通过所述第二交流接触器K2的线圈接地；所述第一电源单元301接收所述外部交流电源并且所述第一电源单元301通过所述第一交流接触器Kl的主触头向外部输出电力(例如，向所述电机的电枢303输出电力)；所述第二电源单元302的输入通过所述第二交流接触器K2的主触头连接到所述外部交流电源并且通过所述第二电源单元302的输出端子向外部输出电力(例如，向所述电机的刹车档304输出电力)。在对图3所示实施方式的工作原理进行介绍之前，先简单介绍一下本领域技术人员熟知的交流接触器。交流接触器的触头机构通常包括主触头和辅助触头，而主触头通常为三对常开触头，辅助触头则包括常开辅助触头和常闭辅助触头；交流接触器的电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成。交流接触器是利用电磁原理进行工作的，当交流接触器中的线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力，此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触头机构动作，常闭触头打开，常开触头闭合，从而互锁或接通线路。而当线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触头结构复位，断开线路或解除互锁。图4为交流接触器中各部件的符号图，其中，图4(a)为线圈，图4(b) 为主触头，图4(c)为常开辅助触头，图4(d)为常闭辅助触头。下面介绍图3所示风电机变桨控制器的工作原理。当按下第一按钮m后，外部交
5流电源通过第一按钮m的动合接点、第一交流接触器κι的常闭辅助触头、第一交流接触器 κι的线圈，使得第一交流接触器κι带电而动作，第一交流接触器κι的主触头闭合，从而电机从第一电源单元301获得转动所需的电力，同时第一交流接触器Kl的常开辅助触头吸合导通，外部交流电源通过第二交流接触器K2的线圈，使得第二交流接触器K2的主触头闭合，从而通过第二电源单元302为电机的刹车档供电，使得刹车档得电松开。此时，由于刹车已经松开，并且电机也获得了转动所需的电力，所以实现了电机的转动，使得电机能够驱动叶片旋转。从图3所示的示意图可以看出，输入模块203还可以包括第二按钮N2，该第二按钮 N2的动合接点与第一交流接触器Kl的常开辅助触头并联。当按下第二按钮N2时，第二交流接触器K2的线圈中有电流流过，使得第二交流接触器K2的主触头闭合，从而第二电源单元302向电机的刹车挡供电，从而实现了手动松开刹车的功能。另外，图3的示意图中还包括位于第一电源单元301与第一交流接触器的主触头之间的第一空开断路器QF1、位于第一电源单元301与外部交流电源之间的第二空开断路器QF2和总开关Q1。这些器件都起到了保护作用，使得根据本实用新型的风电机变桨控制器能够可靠安全地工作。另外，在图3中，还存在着分别与第一交流接触器的线圈和第二交流接触器的线圈并联的电阻Rl和R2，这两个电阻起到电泳保护的作用。根据本实用新型的风电机变桨控制器的另一优选实施方式如图5所示。如图5所示，所示输入模块203包括第三按钮N3和第四按钮N4，所述电源模块202包括第一电源单元301和第二电源单元302，其中第一电源单元301可以用于供应电机转向所需的电力，而第二电源单元302可以用于供应电机刹车所需的电力。并且，第一电源单元301和第二电源单元302均可以是AC-DC转换器，其将交流电网电源转换成电机转向/电机刹车所需的电力。所述电机转向控制模块201包括第三交流接触器K3、第四交流接触器K4和第五交流接触器K5。其中，所述第三按钮N3的动合接点、所述第四按钮N4的动断接点、所述第四交流接触器K4的常闭辅助触头、所述第三交流接触器K3的线圈依序连接并通过所述第三按钮N3的动合接点接收外部交流电源、通过所述第三交流接触器K3的线圈接地；所述第三按钮N3的动断接点、所述第四按钮N4的动合接点、所述第三交流接触器K3的常闭辅助触头、 所述第四交流接触器K4的线圈依序连接并且通过所述第三按钮N3的动断接点接收外部交流电源、通过所述第四交流接触器K4的线圈接地；所述第三交流接触器K3的常开辅助触头和所述第四交流接触器K4的常开辅助触头并联后与所述第五交流接触器K5的线圈串联并通过所述第三交流接触器K3的常开辅助触头和所述第四交流接触器K4的常开辅助触头接收所述外部交流电源、通过所述第五交流接触器K5的线圈接地；所述第一电源单元301接收所述外部交流电源并且所述第三交流接触器K3的主触头和所述第四交流接触器K4的主触头分别以180度的相位差向外部(所述电机的电枢30 输出第一电源单元301的电力； 所述第二电源单元302的输入通过所述第五交流接触器K5的主触头连接到所述外部交流电源并且通过所述第二电源单元302的输出端子向外部(例如，所述电机的刹车档304)输出电力。图5的实施方式可以实现电机的正转和反转。如图5所示，当实现电机正转时，可以首先按下第三按钮N3，则外部交流电源通过第三按钮N3的动合接点、第四按钮N4的动断接点、第四交流接触器K4的常闭辅助触头、第三交流接触器K3的线圈，使得第三交流接触器K3带电而动作，即第三交流接触器K3的主触头及其常开辅助触头闭合，这样电机的电枢303就连接到了第一电源单元301并获得了转动所需的电力，同时，由于第三交流接触器 K3的常开辅助触头吸合导通，所以外部交流电源通过第五交流接触器K5的线圈使得第五交流接触器K5带电而动作，即第五交流接触器的主触头闭合，这样使得电机的刹车档得电松开，从而实现了电机的正转动作，最终使得电机能够驱动叶片旋转。同样，当实现电机的反转时，首先按下第四按钮N4，则来自外部交流电源的电力通过第三钮N3的动断接点、第四按钮N4的动合接点、第三交流接触器K3的常闭辅助触头、第四交流接触器K4的线圈，使得第四交流接触器K4带电而动作，即第四交流接触器K4的主触头及其常开辅助触头闭合，这样电机的电枢303就连接到了第一电源单元301上并获得了与此前电机正转时所需电力的相序相反的电力，同时，由于第四交流接触器K4的常开辅助触头吸合导通，外部交流电源通过第五交流接触器K5的线圈使得第五交流接触器K5带电而动作，即第五交流接触器K5的主触头闭合，这样使得电机的刹车档得电松开，从而实现了电机的反转动作，最终使得电机能够驱动叶片旋转。在图5所示的根据本实用新型的风电机变桨控制器的优选实施方式中，将第四交流接触器K4的常闭辅助触头与第三交流接触器K3的线圈串联并将第三交流接触器K3的常闭辅助触头与第四交流接触器K4的线圈相串联。这样，当第三交流接触器K3得电动作时，第三交流接触器K3的常闭辅助触头断开，从而确保了第三交流接触器K3的主触头闭合时第四交流接触器K4的主触头不能闭合，使得电机向一个方向转动。同样，当第四交流接触器K4得电动作时，第四交流接触器K4的常闭辅助触头断开，也确保了第四交流接触器K4 的主触头闭合时第三交流接触器K3的主触头不能闭合。通过采用如上电路，可靠地避免了两相电源短路事故的发生。优选地，如图5所示，第三交流接触器的线圈、第四交流接触器的线圈以及第五交流接触器的线圈还分别并联了电阻R3、电阻R4和电阻R5，从而能够实现电涌保护的功能。另外，如图5所示，根据本实用新型的风电机变桨控制器的输入模块203还可以包括第五按钮N5，其中，第五按钮N5的动合接点与第三交流接触器K3和第四交流接触器K4 的常开辅助触头并联。这样，当实现手动松开刹车的功能时，可以首先按下第五按钮N5，则来自外部交流电源的电力通过第五按钮N5的动合接点、第五交流接触器K5的线圈，使得第五交流接触器K5带电而动作，即第五交流接触器K5的主触头闭合，这样第二电源单元302 就为电机的刹车挡供电，使得电机的刹车档得电松开，实现了手动松开刹车的功能。优选地，如图5所示，在第三交流接触器K3的主触头和第四交流接触器K4的主触头与第一电源单元301之间还可以连接有第一空开断路器QF1。该第一空开断路器QFl可以将第三交流接触器K3的主触头和第四交流接触器K4的主触头与第一电源单元301断开，从而能够确保危险情况下的安全性。另外，还如图5所示，根据本实用新型的风电机变桨控制器还可以包括总开关Ql 和第二空开断路器QF2，其中，外部交流电源通过第二空开断路器QF2与根据本实用新型的风电机变桨控制器的相应元件连接，第二空开断路器QF2通过总开关Ql与所述外部交流电源连接。这样，可以实现危险情况下外部交流电源与根据本实用新型的风电机变桨控制器的断开。优选地，根据电机转动和刹车对电力的需求，图3和图5中所示的第一电源单元301可以是交流230V转直流48V的变压器，第二电源单元302可以为交流230V转直流104V 的变压器。当然，根据电机的实际工作情况，其他类型的电源单元也是可取的。而且，图3 和图5中，标号305表示外部电路给电机提供的磁场，用于电机刹车的控制。综上所述，根据本实用新型的风电机变桨控制器的优点如下1、使用方便，只需要有230V交流电源即可在没有机组本来的变桨控制系统的情况下实现叶片驱动。2、在大部件(例如风轮、主轴、齿轮箱等)的检修作业中，在拆除轮毂与顶部控制柜通信及动力电源后，根据本实用新型的风电机变桨控制器能够实现叶片变桨控制，避免了主吊车(500吨)进场后，技术人员必须通过采用机组的风电机变桨系统进行变桨后才能拆除轮毂与顶部控制柜通信及动力电缆，从而可以缩短主吊车驻场时间，提高吊车的利用率，提高工作效率。3、当叶片放置到地面上时，通过采用根据本实用新型的风电机变桨控制器来实现叶片变桨，能够减少或改变叶片的扫风面积，防止叶片由于受风吹而倒地损伤，起到了保护叶片的作用。应当理解的是，以上仅通过优选实施方式对本实用新型进行了描述。本领域技术人员应当理解，在不背离本实用新型精神和范围的情况下，可进行各种变形、替换和修改。
权利要求1.一种风电机变桨控制器，其特征在于，该风电机变桨控制器包括输入模块、电机转向控制模块和电源模块，所述电机转向控制模块分别与所述输入模块和所述电源模块电连接，其中所述输入模块接收用户输入的转向命令，并将所述转向命令传递给所述电机转向控制模块；所述电机转向控制模块接收所述转向命令，并基于所述转向命令来从所述电源模块输出相应相序的电力。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述电机转向控制模块为电控开关。
3.根据权利要求ι所述的控制器，其特征在于，所述输入模块包括第一按钮(m)，所述电源模块包括第一电源单元和第二电源单元，所述电机转向控制模块包括第一交流接触器(Kl)和第二交流接触器(K2)，其中，所述第一按钮(Ni)的动合接点、所述第一交流接触器(Kl)的常闭辅助触头和所述第一交流接触器(Kl)的线圈依序连接并通过所述第一按钮 (Ni)的动合接点接收外部交流电源、通过所述第一交流接触器(Kl)的线圈接地；所述第一交流接触器(Kl)的常开辅助触头和所述第二交流接触器(K2)的线圈依序连接并通过所述第一交流接触器(Kl)的常开辅助触头接收所述外部交流电源、通过所述第二交流接触器 (K2)的线圈接地；所述第一电源单元接收所述外部交流电源并且所述第一电源单元通过所述第一交流接触器(Kl)的主触头向外部输出电力；所述第二电源单元的输入通过所述第二交流接触器(以)的主触头连接到所述外部交流电源并且通过所述第二电源单元的输出端子向外部输出电力。
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述输入模块还包括与所述第一交流接触器(Kl)的常开辅助触头并联的第二按钮(N2)。
5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述输入模块包括第三按钮(N； )和第四按钮(N4)，所述电源模块包括第一电源单元和第二电源单元，所述电机转向控制模块包括第三交流接触器(K3)、第四交流接触器(K4)和第五交流接触器(K5)，其中，所述第三按钮(N3)的动合接点、所述第四按钮(N4)的动断接点、所述第四交流接触器(K4)的常闭辅助触头、所述第三交流接触器(D)的线圈依序连接并通过所述第三按钮(N； )的动合接点接收外部交流电源、通过所述第三交流接触器(D)的线圈接地；所述第三按钮(N； )的动断接点、所述第四按钮(N4)的动合接点、所述第三交流接触器(D)的常闭辅助触头、所述第四交流接触器(K4)的线圈依序连接并且通过所述第三按钮(N； )的动断接点接收所述外部交流电源、通过所述第四交流接触器(K4)的线圈接地；所述第三交流接触器(O)的常开辅助触头和所述第四交流接触器(K4)的常开辅助触头并联后与所述第五交流接触器(K5)的线圈串联并通过所述第三交流接触器(K3)的常开辅助触头和所述第四交流接触器(K4)的常开辅助触头接收所述外部交流电源、通过所述第五交流接触器0 )的线圈接地；所述第一电源单元接收所述外部交流电源并且所述第三交流接触器(D)的主触头和所述第四交流接触器(K4)的主触头分别以180度的相位差向外部输出所述第一电源单元的电力；所述第二电源单元的输入通过所述第五交流接触器0 )的主触头连接到所述外部交流电源并且通过所述第二电源单元的输出端子向外部输出电力。
6.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述输入模块还包括与所述第三交流接触器(K3)的常开辅助触头并联的第五按钮(N5)。
7.根据权利要求3至6中任一项权利要求所述的控制器，其特征在于，所述电机转向控制模块还包括与各个所述交流接触器的线圈并联的电阻。
8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述主触头与所述第一电源单元之间连接有第一空开断路器。
9.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述外部交流电源通过第二空开断路器与所述风电机变桨控制器的相应元件连接。
10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述第二空开断路器通过总开关与所述外部交流电源连接。
专利摘要本实用新型针对在拆卸风电机之后或在现有风电机变桨控制部分出现故障等需要调整叶片角度的情形下、现有技术无法对叶片进行角度调整的缺陷，提供了一种风电机变桨控制器，其不仅能够在上述情况中实现对叶片角度的调整，而且还携带方便。一种风电机变桨控制器，其特征在于，该风电机变桨控制器包括输入模块、电机转向控制模块和电源模块，电机转向控制模块分别与输入模块和电源模块电连接，其中输入模块接收用户输入的转向命令，并将所述转向命令传递给电机转向控制模块；电机转向控制模块接收所述转向命令，并基于所述转向命令来从电源模块输出相应相序的电源。
文档编号F03D7/00GK202140250SQ20112023794
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月7日 优先权日2011年7月7日
发明者于建国, 吴伟, 雷启龙 申请人:国华(河北)新能源有限公司, 国华能源投资有限公司, 神华集团有限责任公司