一种电动顺桨控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种电动顺桨控制方法及系统，当风力发电机组出现安全链故障需要启动紧急停机程序时，不切断为轮毂内提供的交流驱动电源，系统首先利用直流电源供电，驱动直流电路顺桨，如果直流顺桨失败，则接通交流电路，由交流电源驱动顺桨，如果交流顺桨也失败，将接通直流电源，由直流电源驱动顺桨，由此一直执行由直流电源与交流电源互为备用的驱动顺桨，直到顺桨成功。通过执行直流电源与交流电源互为备用的电动顺桨控制方法，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性，同时减少直流顺桨电路的使用频次，保护电池。
【专利说明】—种电动顺桨控制方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明属于风力发电设备【技术领域】，特别涉及一种电动变桨系统的顺桨控制系统。
【背景技术】
[0002]安全链是风机的最后一道保护，由轮毂急停、塔基急停、机舱急停、震动检测、主轴超速、偏航限位开关串连组成，当这些串连在一起的部分有一个出现问题，整个串连回路都会断开。一旦风机安全链断开，风机就会报紧急停机，此时就由电源驱动桨叶实现快速顺桨，利用桨叶的空气动力特性实现气动刹车，使风机叶轮停转，实现安全停机。
[0003]为了增加对风机的保护，顺桨系统一般都要配备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机。
[0004]而直流电机以其无级调速，低速性能好，结构简单、控制精度高，响应快，因而被广泛应用于风力发电变桨系统中。尤其是串励直流电机起动力矩大，对于转动重达数吨、直径数十米的叶片非常有好处。
[0005]但这种方式的缺点是只能依靠电池工作，一旦电池损坏或其它原因导致电池无法放电，风机就无法正常顺桨，增加了风机非在紧急故障情况下无法停机而导致“飞车”的风险。
【发明内容】
[0006]有鉴于现有技术上的缺陷，本发明提供了风机在发生安全链故障后，启动紧急顺桨系统时，即触发安全链EFC信号(Emergency Feathering Control)时,在顺桨电路中先用直流供电驱动顺桨，再用交流电源作为备用电源驱动顺桨的方式。
[0007]安全链EFC信号为:安全链故障时触发的紧急顺桨控制信号，由机舱通过滑环轮毂提供，为24V电压带电常闭回路设计，未发生安全链故障时，该回路闭合，即安全链EFC信号输出24V高电平；当发生安全链故障时，该回路断开，也即，安全链EFC信号输出OV低电平，此时执行顺桨动作。
[0008]一种电动顺桨控制方法，由直流电源供电的直流顺桨电路和由交流电源供电的交流顺桨电路，当检测到安全链故障后，触发EFC信号，紧急顺桨控制继电器Kl断开，同时不切断为轮毂内提供的交流驱动电源，系统首先利用直流电源供电，驱动直流电路顺桨，延时一段时间后，检测顺桨是否成功，如果该直流电源驱动顺桨失败，交流电路接通，由交流电源驱动顺桨，延时一段时间后，检测顺桨是否成功，如果该交流电源驱动顺桨也失败，再次接通直流电源，由直流电源驱动顺桨，由此一直执行由直流电源与交流电源互为备用电动顺桨控制方法，直到顺桨成功。
[0009]本发明与现有技术相比，是在原有直流顺桨电路中增加交流供电以驱动顺桨的交流电路，该交流顺桨电路由机舱通过轮毂滑环向轮毂内提供电源，当检测到安全链故障后，该交流电源进入轴控柜经变频器变频输出直流电源，与原有直流顺桨电路并连到顺桨系统的直流电机，以实现风机的电动顺桨。通过执行直流电源与交流电源互为备用的电动顺桨控制方法，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性，同时减少直流顺桨电路的使用频次，保护电池。
[0010]本发明还提供一种电动顺桨控制系统，包括直流电源、直流顺桨控制开关KM5、交流驱动电源、变频器、交流顺桨控制开关KM3、直流电机和紧急顺桨控制继电器K1，其中，直流电源和直流顺桨控制开关KM5串连后与由交流驱动电源和变频器以及交流顺桨控制开关KM3串连后的电路并连，然后连接到直流电机，交流顺桨控制开关KM3和直流顺桨控制开关KM5为互锁设计，由紧急顺桨控制继电器Kl分别控制交流顺桨控制开关KM3和直流顺桨控制开关KM5的通断。
[0011]系统还包括主限位开关SI，为桨叶91度限位开关，桨叶位置达到91度，被触发，SPSI断开，此外还需要一个冗余限位开关S2，当桨叶位置达到95度，被触发，即S2断开。限位开关S2在主限位开关即91度限位开关失效时可以确保变桨电机的安全制动。
[0012]当限位开关S1、限位开关S2闭合时，也即顺桨未成功时，通过不断控制紧急顺桨控制继电器Kl的通断，来控制直流电源或者交流驱动电源的接通或断开，达到依照先执行直流电源驱动顺桨，再执行交流电源驱动顺桨的顺序，驱动顺桨，直到顺桨成功。
[0013]本发明与现有技术相比，通过直流电源与交流电源互为备用驱动顺桨控制方法，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性，同时减少直流顺桨电路的使用频次，保护电池。
[0014]紧急顺桨控制继电器Kl为24V控制继电器，由两路控制信号控制:
[0015](I)由安全链EFC信号控制，未发生安全链故障时，EFC为高电平，紧急顺桨控制继电器导通；当发生安全链故障时，触发EFC信号(0V低电平)，则紧急顺桨控制继电器断开；
[0016](2)由交流紧急顺桨信号控制，该信号由主控给出，通过交流紧急顺桨控制开关K2给定紧急顺桨控制继电器K1。当发生安全链故障，并且直流顺桨失败时，主控给出“交流紧急顺桨信号” =I，此时交流紧急顺桨控制开关K2导通，然后紧急顺桨控制继电器Kl导通(为24V高电平)，执行交流紧急顺桨；当交流顺桨也失败时，主控给出“交流紧急顺桨信号”=0，此时交流紧急顺桨控制开关K2断开，然后紧急顺桨控制继电器Kl断开(为OV低电平)，执行直流紧急顺桨。
[0017]优选的，可以增加对直流电源驱动顺桨和交流电源驱动顺桨的次数做限定，例如可以在位于主控柜内的主控系统设置计数器，每次执行交流电源或直流电源驱动顺桨时可以给计数器加1，当执行到指定次数后，如果顺桨还未成功，则停止顺桨动作；也可以增加对直流电源驱动顺桨和交流电源驱动顺桨的总时间做限定，例如可以增加延时继电器，由于系统执行由直流电源驱动顺桨的方法和执行由交流驱动电源驱动顺桨的方法时，一般都执行一个固定时间(例如:15秒)，所以在这里我们可以设置当系统执行3次直流顺桨和4次交流顺桨后，即其执行的总时间为“(3+4) *15秒=105秒”，如果顺桨系统执行的时间达到限定时间(例如150秒)，并且顺桨还未成功，则停止顺桨动作。主控柜还给出变桨角度和速度。
[0018]电动顺桨系统在判断顺桨是否成功时，需要判断:叶片是否顺桨到91度限位位置。此外还需要一个冗余限位开关，用于95度限位，在主限位开关即91度限位开关失效时可以确保变桨电机的安全制动。
[0019]优选的，在直流电路中可以提供一个直流断路器，为直流主电源开关，提供过流保护；在交流电路中还可以提供一个断路器，为交流主电源开关，提供过流保护。
[0020]交流驱动电源为400V(L1_3、N);交流控制电源为230V，由轮毂滑环400V电源提供，UPS电源(6)为230V交流电，以上电源经过轮毂滑环向轮毂内供电。
[0021]系统中的直流电源可以由电池组提供，230V交流控制电源可以为电池充电。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面结合附图对本发明所述的交直流互为备用控制方法进行具体说明。
[0023]图1是本发明由主控系统控制电动顺桨系统流程图；
[0024]图2是本发明的电路图，由主控系统控制电动顺桨系统的电路图；
[0025]图3是本发明的电路图，由三个延时继电器控制电动顺桨系统电路图；
[0026]图4是本发明的电路图，由两个延时继电器控制电动顺桨系统电路图；
[0027]图5是本发明由三个延时继电器控制电动顺桨系统流程图；
[0028]图6是本发明由两个延时继电器控制电动顺桨系统流程图。
【具体实施方式】
[0029]本发明提供的一种电动顺桨控制方法和系统，只适用于故障类型为安全链故障。
[0030]安全链EFC信号为:安全链故障时触发的紧急顺桨控制信号，由滑环轮毂24V电压带电常闭回路设计，未发生安全链故障时，该回路闭合，即安全链EFC信号输出24V高电平；当发生安全链故障时，该回路断开，也即，安全链EFC信号输出OV低电平，此时执行顺桨动作。
[0031]实施例一:由主控柜的端口输出信号来控制直流电源和交流电源的通断，依此执行由直流电源和交流电源互为备用的顺桨方法。
[0032]如图1系统流程图，和图2由主控系统控制电动顺桨系统的电路图所示:
[0033]一种电动顺桨控制方法，当安全链故障时，触发EFC信号，即EFC信号变为低电平，紧急顺桨控制继电器Kl断开，并执行以下步骤:
[0034]第一步，由于紧急顺桨控制继电器Kl断开，导致交流驱动电源断开、直流电源导通，此时系统执行由所述直流电源为直流电机供电驱动顺桨的方法。
[0035]第二步，系统检测顺桨是否成功:当紧急顺桨控制继电器Kl断开后，延时15秒，监测91度限位开关或者95度限位开关是否被触发，如果“是”，顺桨成功，本系统执行结束。如果“不是”顺桨失败，执行下一步。
[0036]第三步，当直流电源驱动顺桨失败后，执行交流电源顺桨方法:主控给出“交流紧急顺桨信号”=1，即输出24V高电平，接通交流紧急顺桨控制开关K2，然后，紧急顺桨控制继电器Kl导通，导致直流电源断开、交流驱动电源接通，并由主控给定顺桨角度(91度)，系统执行由所述交流驱动电源通过变频器为直流电机供电，驱动顺桨的方法。
[0037]第四步，系统检测顺桨是否成功:当紧急顺桨控制继电器Kl导通后，延时15秒，监测91度限位开关或者95度限位开关是否被触发，如果“是”，顺桨成功，这时主控给出“交流紧急顺桨信号”=0，本系统执行结束；如果“不是”顺桨失败，执行下一步。
[0038]第五步，当交流电源驱动顺桨失败后，主控给出“交流紧急顺桨信号” =O,即输出OV低电平，此时断开交流紧急顺桨控制开关K2，断开紧急顺桨控制继电器K1，继续执行第一步直流电源驱动顺桨。
[0039]由此，可实现由直流电源与交流电源互为备用的驱动顺桨方法，当顺桨成功时退出系统。
[0040]在执行电动顺桨控制方法时，依次执行直流驱动顺桨和交流驱动顺桨的重复的次数不超过4次。
[0041]通过执行直流电源与交流电源互为备用的电动顺桨控制方法，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性，同时减少直流顺桨电路的使用频次，保护电池。
[0042]如图2由主控系统控制电动顺桨系统的电路图所示，本发明提供了一种电动顺桨控制系统，包括直流电源3、直流顺桨控制开关KM5、交流驱动电源4、变频器7、交流顺桨控制开关KM3、直流电机8和紧急顺桨控制继电器K1，直流电源3和直流顺桨控制开关KM5串连后与交流驱动电源4和变频器7以及交流顺桨控制开关KM3串连后的电路并连，然后，连接到直流电机8，其中，交流顺桨控制开关KM3和直流顺桨控制开关KM5是互锁设计，由紧急顺桨控制继电器Kl分别控制。
[0043]系统还包括主限位开关SI，为桨叶91度限位开关，桨叶位置达到91度，被触发，即SI断开，此外还需要一个冗余限位开关S2，当桨叶位置达到95度，被触发，即S2断开。限位开关S2在主限位开关即91度限位开关失效时可以确保变桨电机的安全制动。
[0044]系统还包括交流顺桨控制开关KM3的控制回路和直流顺桨控制开关KM5的控制回路。交流顺桨控制开关KM3的控制回路采用交流控制电源5供电；直流顺桨控制开关KM5的控制回路采用UPS电源6供电。
[0045]交流顺桨控制开关KM3的控制回路:由紧急顺桨控制继电器Kl常开触点、限位开关S1、限位开关S2和直流顺桨控制开关KM5的常闭触点以及交流顺桨控制开关KM3的线圈串连。
[0046]直流顺桨控制开关KM5的控制回路:由紧急顺桨控制继电器Kl常闭触点、限位开关S1、限位开关S2和交流顺桨控制开关KM3的常闭触点以及直流顺桨控制开关KM3的线圈串连。
[0047]系统还设置有主控柜1，在该主控柜I内设有计时器、计数器和DOl端口，DOl端口输出“交流紧急顺桨信号”;主控系统安装于主控柜I内，主控系统实现计时器和计数器的功能，控制DOl端口输出“交流紧急顺桨信号”的值，并给定风机变桨的角度和速度，其中:计时器为交流驱动电源/直流电源驱动顺桨的执行时间，计时器的值可设置为12秒至20秒，优选15秒；为执行直流电源驱动顺桨的次数，其初始值设为0，最大值可设为2-4，优选设为3。
[0048]在未发生安全链故障时，紧急顺桨控制继电器Kl闭合、直流顺桨控制开关KM5断开、交流顺桨控制开关KM3闭合。
[0049]当发生安全链故障时:
[0050](I)先执行直流电源驱动顺桨动作。此时，紧急顺桨控制继电器Kl断开，计时器开始工作，由于紧急顺桨控制继电器Kl常开触点断开，所以交流顺桨控制开关KM3控制回路断开；此时由于紧急顺桨控制继电器Kl常闭触点闭合、限位开关未触发(闭合)、交流顺桨控制开关KM3(已断开)的常闭触点闭合，因此直流顺桨控制开关KM5的控制回路导通，此时由直流电源3驱动顺桨，当达到计时器定制的时间后，如果限位开关SI或S2未被触发，则直流顺桨失败，继续执行下一步；如果限位开关SI或S2被触发，则直流顺桨成功，交流顺桨控制开关KM3的控制回路和直流顺桨控制开关KM5的控制回路全部断开，本系统执行结束。
[0051](2)如果直流顺桨失败，执行交流电源驱动顺桨动作
[0052]系统判断计数器的值是否为3，如果计数器的值为3，本系统执行结束，此时，主控柜I的DOl端口给出“交流紧急顺桨信号” =O,即输出OV低电平，交流紧急顺桨控制开关K2断开，紧急顺桨控制继电器Kl断开；
[0053]反之，计数器+1，计时器重新开始工作，主控柜I的DOl端口给出“交流紧急顺桨信号”=1，输出24V高电平，接通交流紧急顺桨控制开关K2，然后，紧急顺桨控制继电器Kl导通，由于紧急顺桨控制继电器Kl的常闭触点断开，所以直流紧急顺桨控制开关KM5控制回路断开；此时由于紧急顺桨控制继电器Kl常开触点闭合、限位开关未触发(闭合)、直流顺桨控制开关KM5(已断开)的常闭触点闭合，因此交流顺桨控制开关KM3的控制回路导通，系统切换到由交流驱动电源4驱动的顺桨电路继续执行顺桨，当再次达到计时器定制的时间后，如果限位开关SI或S2未被触发，则交流顺桨失败，继续执行下一步；如果限位开关SI或S2被触发，则交流顺桨成功，交流顺桨控制开关KM3的控制回路和直流顺桨控制开关KM5的控制回路全部断开，本系统执行结束。
[0054](3)如果交流顺桨也失败，再次执行直流电源驱动顺桨动作。主控柜I的DOl端口给出“交流紧急顺桨信号” =O,即输出OV低电平，此时交流紧急顺桨控制开关K2断开，系统继续执行步骤(I)。
[0055]由此，当限位开关S1、限位开关S2闭合时，也即顺桨未成功时，主控柜I的DOl端口不断输出信号来控制紧急顺桨控制继电器Kl的通断，以达到控制直流电源或者交流驱动电源的接通或断开，驱动直流电源和交流电源互为备用，依此进行顺桨的目的。
[0056]这样可以确保至少一路顺桨电路正常，能够顺利完成风机顺桨。
[0057]优选的，还包括交流400V控制开关，轴控柜2得电后，接通电源，为变频器提供交流400V电源。
[0058]优选的，还包括交流断路器Q1，是400V电源开关，交流驱动电源4、交流电源开关Ql与交流400V控制开关KM4连接。
[0059]优选的，还包括直流断路器Q2，是直流电源开关，直流电源3、直流主电源开关Q2和直流电源顺桨控制开关KM5串连。
[0060]其中，400V主电源开关Q1、交流400V控制开关KM4、变频器7、交流顺桨控制开关KM3、直流主电源开关Q2和直流顺桨控制开关KM5位于轴控柜2内。
[0061]如图2由主控系统控制电动顺桨系统的电路图所示，图中各个器件为:
[0062]Ql:交流断路器，400V交流电源开关，提供过流保护。
[0063]Q2:直流断路器，电池组电源开关，提供过流保护。
[0064]Kl:24V控制继电器，紧急顺桨控制继电器，由两路控制信号控制:
[0065]I)为安全链EFC信号控制，当发生安全链故障时，触发EFC信号(低电平)，则紧急顺桨控制继电器Kl断开；
[0066]2)为交流紧急顺桨控制开关K2控制，当发生安全链故障，并且直流顺桨未成功时，主控给出“交流紧急顺桨信号”=1，输出24V高电平，接通交流紧急顺桨控制开关K2，然后紧急顺桨控制继电器Kl导通，系统直行交流驱动电源驱动顺桨；当交流顺桨也未成功时，主控给出“交流紧急顺桨信号”=0，输出OV低电平，断开交流紧急顺桨控制开关K2，然后紧急顺桨控制继电器Kl断开，系统直行直流电源驱动顺桨。
[0067]K2:控制继电器，交流紧急顺桨控制开关，由主控系统控制。主控柜I的DOl端口与交流紧急顺桨控制开关K2连接，交流紧急顺桨控制开关K2的常开触点与所述安全链信号并连后与紧急顺桨控制继电器Kl的线圈串连构成所述紧急顺桨控制继电器Kl的控制回路。当主控柜I的DOl端口输出24V高电平时，交流紧急顺桨控制开关K2闭合，继而紧急顺桨控制继电器Kl导通；当主控柜I的DOl端口输出OV低电平时，交流紧急顺桨控制开关K2断开，继而紧急顺桨控制继电器Kl断开。
[0068]KM3:接触器，交流顺桨控制开关，为直流电机提供直流电源，得电后，接通变频器直流输出与直流电机，同时使能变频器，输出直流电源，执行交流电源驱动变桨动作。接通条件:紧急顺桨控制继电器Kl导通(为高电平)，同时，直流顺桨控制开关KM5为断开状态，同时，桨叶91度、95度位置限位开关未接通，即桨叶未达到91度、95度位置，S1、S2为闭合状态。
[0069]KM4:接触器，400V交流电源4的控制开关，轴控柜2得电后，由交流控制电源5供电，为变频器提供400V交流电源。
[0070]KM5:接触器，直流顺桨控制开关，为直流电机提供直流电源，得电后，直流电源接通，直流电源驱动顺桨动作。接通条件:安全链EFC信号被触发，即紧急顺桨控制继电器Kl断开，并且交流顺桨电路开关KM3断开，同时，桨叶91度、95度位置限位开关未接通，即桨叶未达到91度、95度位置，S1、S2为闭合状态。
[0071]S1:为桨叶91度限位开关，桨叶位置达到91度，被触发，即SI断开。
[0072]S2:为桨叶95度限位开关，桨叶位置达到95度，被触发，即S2断开。在限位开关SI失效时确保变桨电机的安全制动。
[0073]优选的，交流驱动电源4，400V，由轮毂滑环供电。
[0074]交流控制电源5，230V,由400V交流驱动电源提供，为交流顺桨控制开关KM3提供控制电源。
[0075]UPS电源6，230V由位于机舱控制柜内的UPS装置经过轮毂滑环向轮毂内供电，为直流顺桨控制开关KM5提供控制电源。
[0076]直流电源3可以是电池组，由230V交流控制电源5充电。
[0077]实施例二:由延时继电器控制直流电源和交流电源的通断，依此执行由直流电源和交流电源互为备用的顺桨方法。
[0078]如图1系统流程图和图3由三个延时继电器控制电动顺桨系统电路图所示:
[0079]一种电动顺桨控制方法，当安全链故障时，触发EFC信号，即EFC信号变为低电平，紧急顺桨控制继电器Kl断开，并执行以下步骤:
[0080]第一步，由于紧急顺桨控制继电器Kl断开，导致交流驱动电源断开、直流电源导通，此时系统执行由所述直流电源为直流电机供电驱动顺桨的方法。
[0081]第二步，系统检测顺桨是否成功:当紧急顺桨控制继电器Kl断开后，由延时继电器控制延时15秒，监测91度限位开关或者95度限位开关是否被触发，如果“是”，顺桨成功，本系统执行结束。如果“不是”顺桨失败，执行下一步。
[0082]第三步，当直流电源驱动顺桨失败后，执行交流电源顺桨方法:此时由延时继电器，控制交流紧急顺桨控制开关K2导通，然后，紧急顺桨控制继电器Kl导通，导致直流电源断开、交流驱动电源接通，并由主控给定顺桨角度(91度)，系统执行由所述交流驱动电源通过变频器为直流电机供电，驱动顺桨的方法。
[0083]第四步，系统检测顺桨是否成功:当紧急顺桨控制继电器Kl导通后，由延时继电器控制延时15秒，监测91度限位开关或者95度限位开关是否被触发，如果“是”，顺桨成功，本系统执行结束；如果“不是”顺桨失败，执行下一步。
[0084]第五步，当交流电源驱动顺桨失败后，由延时继电器，控制交流紧急顺桨控制开关K2断开，紧急顺桨控制继电器Kl断开，继续执行第一步直流电源驱动顺桨。
[0085]由此，可实现由直流电源与交流电源互为备用的驱动顺桨方法，当顺桨成功时退出系统。
[0086]在执行本发明的电动顺桨控制方法时，依次执行直流驱动顺桨和交流驱动顺桨的重复的时间不超过105秒，也即执行直流电源与交流电源互为备用的驱动顺桨方法时，直流电源驱动顺桨3次，交流电源驱动顺桨4次。这里的时间继电器延时由直流电源执行次数和交流电源执行顺桨的次数和每次执行顺桨的时间控制，当顺桨次数改变和(或)每次顺桨时间变换时，可调整延时继电器的时间。
[0087]通过直流电源与交流电源互为备用驱动顺桨控制方法，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性，同时减少直流顺桨电路的使用频次，保护电池。
[0088]如图3由三个延时继电器控制电动顺桨系统电路图所示，本发明提供了一种电动顺桨控制系统，包括直流电源3、直流顺桨控制开关KM5、交流驱动电源4、变频器7、交流顺桨控制开关KM3、直流电机8和紧急顺桨控制继电器K1，直流电源3和直流顺桨控制开关KM5串连后与交流驱动电源4和变频器7以及交流顺桨控制开关KM3串连后的电路并连，然后，连接到直流电机8，其中，交流顺桨控制开关KM3和直流顺桨控制开关KM5是互锁设计，由紧急顺桨控制继电器Kl分别控制。
[0089]系统还包括主限位开关SI，为桨叶91度限位开关，桨叶位置达到91度，被触发，即SI断开，此外还需要一个冗余限位开关S2，当桨叶位置达到95度，被触发，即S2断开。限位开关S2在主限位开关即91度限位开关失效时可以确保变桨电机的安全制动。
[0090]系统还包括交流顺桨控制开关KM3的控制回路和直流顺桨控制开关KM5的控制回路。交流顺桨控制开关KM3的控制回路采用交流控制电源5供电；直流顺桨控制开关KM5的控制回路采用UPS电源6供电。
[0091]交流顺桨控制开关KM3的控制回路:由紧急顺桨控制继电器Kl常开触点、限位开关S1、限位开关S2和直流顺桨控制开关KM5的常闭触点以及交流顺桨控制开关KM3的线圈串连；
[0092]直流顺桨控制开关KM5的控制回路:由紧急顺桨控制继电器Kl常闭触点、限位开关S1、限位开关S2和交流顺桨控制开关KM3的常闭触点以及直流顺桨控制开关KM3的线圈串连。
[0093]本发明还设置延时继电器KTl、KT2和KT3，其中KTl控制直流电源驱动顺桨的时间；KT2控制交流电源驱动顺桨的时间；ΚΤ3控制直流电源和交流电源互为备用依次驱动顺桨的总时间。
[0094]交流紧急顺桨控制开关Κ2控制回路由:
[0095]延时继电器KTl的常开触点与交流紧急顺桨控制开关Κ2线圈的串连电路、
[0096]延时继电器KTl的常开触点与延时继电器ΚΤ2线圈的串连电路、
[0097]延时继电器ΚΤ2的常闭触点与延时继电器KTl线圈的串连电路，
[0098]共三电路并连组成的并连电路与延时继电器ΚΤ3的常闭触点串连后，
[0099]再与延时继电器ΚΤ3线圈并连，
[0100]最后再与继电器Κ4常闭触点串连。
[0101]其中，继电器Κ4，由安全链信号控制，当发生安全链故障时，EFC24V电源失电，继电器Κ4断开。
[0102]在未发生安全链故障时，紧急顺桨控制继电器Kl闭合、直流顺桨控制开关ΚΜ5断开、交流顺桨控制开关ΚΜ3闭合、继电器Κ4闭合、交流紧急顺桨控制开关Κ2断开，延时继电器ΚΤ1、ΚΤ2、ΚΤ3不工作。
[0103]当发生安全链故障时:继电器Κ4断开，令延时继电器ΚΤ3得电。
[0104](I)先执行直流电源驱动顺桨动作。此时紧急顺桨控制继电器Kl断开，此时，延时继电器ΚΤ1、ΚΤ2、ΚΤ3都处于断开状态，因此，延时继电器KTl的常开触点断开，ΚΤ2的常闭触点闭合；由于延时继电器ΚΤ2的常闭触点闭合，导致延时继电器KTl得电。
[0105]由于紧急顺桨控制继电器Kl常开触点断开，所以交流顺桨控制开关ΚΜ3控制回路断开；此时由于紧急顺桨控制继电器Kl常闭触点闭合、限位开关未触发(闭合)、交流顺桨控制开关ΚΜ3(已断开)的常闭触点闭合，因此直流顺桨控制开关ΚΜ5的控制回路导通，此时由直流电源3驱动顺桨。
[0106]延迟一段时间(即延时KTl的延时时间)后:如果限位开关SI或S2未被触发，则直流顺桨失败，继续执行下一步；如果限位开关SI或S2被触发，则直流顺桨成功，交流顺桨控制开关ΚΜ3的控制回路和直流顺桨控制开关ΚΜ5的控制回路全部断开，本系统执行结束。
[0107](2)如果直流顺桨失败，执行交流电源驱动顺桨动作，当达到延时继电器KTl的延时时间后，延时继电器KTl导通，延时继电器ΚΤ2、ΚΤ3都处于断开状态，此时，延时继电器KTl的常开触点闭合，延时继电器ΚΤ2的常闭触点闭合；由于延时继电器ΚΤ2的常闭触点闭合，导致延时继电器KTl继续得电；由于延时继电器KTl的常开触点闭合，导致，交流紧急顺桨控制开关Κ2接通，延时继电器ΚΤ2得电。
[0108]由于交流紧急顺桨控制开关Κ2接通，紧急顺桨控制继电器Kl导通，紧急顺桨控制继电器Kl的常闭触点断开，所以直流紧急顺桨控制开关ΚΜ5控制回路断开；此时由于紧急顺桨控制继电器Kl常开触点闭合、限位开关未触发(闭合)、直流顺桨控制开关ΚΜ5(已断开)的常闭触点闭合，因此交流顺桨控制开关ΚΜ3的控制回路导通，系统切换到由交流驱动电源4驱动的顺桨电路继续执行顺桨，延迟一段时间(即延时继电器ΚΤ2的延时时间)后:如果限位开关SI或S2未被触发，则交流顺桨失败，继续执行下一步；如果限位开关SI或S2被触发，则交流顺桨成功，交流顺桨控制开关ΚΜ3的控制回路和直流顺桨控制开关ΚΜ5的控制回路全部断开，本系统执行结束。
[0109](3)如果交流顺桨失败，继续执行直流电源驱动顺桨动作
[0110]当达到延时继电器KT2的延时时间后，延时继电器KT2导通，延时继电器KT2的常闭触点断开，则延时继电器KTl断开，导致延时继电器KTl的常开触点断开，令延时继电器KT2和交流紧急顺桨控制开关K2断开。此时，延时继电器KT1、KT2、KT3都处于断开状态。由于，交流紧急顺桨控制开关K2断开，系统继续执行步骤(I)。
[0111](4)总延时时间到，系统执行完毕
[0112]当延迟时间达到延时继电器KT3的延时时间后，延时继电器KT3导通，此时延时继电器KT3的常闭触点断开，因此，延时继电器KT1、KT2和K2同时断开，交流紧急顺桨控制开关K2控制回路停止工作，交流紧急顺桨控制开关K2 —直处于断开状态，本系统执行结束。
[0113]由此，当限位开关S1、限位开关S2闭合时，也即顺桨未成功时，通过不断控制紧急顺桨控制继电器Kl的通断，来控制直流电源或者交流驱动电源的接通或断开，达到依照先执行直流电源驱动顺桨，再执行交流电源驱动顺桨的顺序，驱动顺桨，直到顺桨成功。
[0114]因此，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性，同时减少直流顺桨电路的使用频次，保护电池。
[0115]优选的，还包括交流400V控制开关KM4，轴控柜2得电后，接通控制开关KM4，为变频器提供交流400V电源。
[0116]优选的，还包括交流断路器Ql，交流驱动电源4、交流断路器Ql与交流400V控制开关KM4连接。
[0117]优选的，还包括直流断路器Q2，是直流电源开关，直流电源3、直流主电源开关Q2和直流电源顺桨控制开关KM5串连。
[0118]其中，400V主电源开关Q1、交流400V控制开关KM4、变频器7、交流顺桨控制开关KM3、直流主电源开关Q2和直流顺桨控制开关KM5位于轴控柜2内。
[0119]如图3由三个延时继电器控制电动顺桨系统电路图所示，图中各个器件为(仅列出与图2有区别的电器):
[0120]Kl:24V控制继电器，紧急顺桨控制继电器，由两路控制信号控制:
[0121]3)为安全链EFC信号控制，当发生安全链故障时，EFC24V电源失电，即触发EFC信号(低电平)，则紧急顺桨控制继电器Ki断开；
[0122]4)由交流紧急顺桨控制开关K2控制，当发生安全链故障，并且直流顺桨失败时，交流紧急顺桨控制开关K2导通，控制紧急顺桨控制继电器Kl导通(为24V高电平)，执行交流紧急顺桨；当交流顺桨也失败时，交流紧急顺桨控制开关K2断开，控制紧急顺桨控制继电器Kl断开(为OV低电平)，执行直流紧急顺桨。
[0123]K2:控制继电器，交流紧急顺桨控制开关。由继电器K4，及三个延时继电器KT1、KT2和KT3共同作用，控制K2导通和断开。
[0124]K4:控制继电器，由安全链信号控制，当发生安全链故障时，EFC24V电源失电，继电器K4断开。
[0125]KTl:得电延时型延时继电器，为直流电源驱动顺桨的时间，KTl的延时时间可以是12秒到20秒之间的任意时间,优选15秒。
[0126]KT2:得电延时型延时继电器，为交流电源驱动顺桨的时间，KT2的延时时间可以是12秒到20秒之间的任意时间,优选15秒。
[0127]KT3:得电延时型延时继电器，为总的顺桨时间，KT3的延时时间可以是94秒到140秒之间的任意时间，优选105秒，本发明中KT3的时间设置为KT3延时的时间=(KTl延时的时间)X4次+(KT2延时的时间)X3次，也根据直流/交流电源驱动顺桨的次数和其各自需要的时间设置。
[0128]实施例三:由延时继电器控制直流电源和交流电源的通断，执行先由直流电源驱动顺桨再由交流电源驱动顺桨的方法。
[0129]当然，顺桨系统也可以只执行一遍直流电源驱动顺桨的方法，如果顺桨失败后再执行一遍交流电源驱动顺桨的方法。
[0130]如图1系统流程图和图4由两个延时继电器控制电动顺桨系统电路图所示，
[0131]一种电动顺桨控制方法，当安全链故障时，触发EFC信号，即EFC信号变为低电平，紧急顺桨控制继电器Kl断开，并执行以下步骤:
[0132]第一步，由于紧急顺桨控制继电器Kl断开，导致交流驱动电源断开、直流电源导通，此时系统执行由所述直流电源为直流电机供电驱动顺桨的方法。
[0133]第二步，系统检测顺桨是否成功:当紧急顺桨控制继电器Kl断开后，由延时继电器控制延时15秒，监测91度限位开关或者95度限位开关是否被触发，如果“是”，顺桨成功，本系统执行结束。如果“不是”顺桨失败，执行下一步。
[0134]第三步，当直流电源驱动顺桨失败后，执行交流电源顺桨方法:此时由延时继电器，控制交流紧急顺桨控制开关K2导通，然后，紧急顺桨控制继电器Kl导通，导致直流电源断开、交流驱动电源接通，并由主控给定顺桨角度(91度)，系统执行由所述交流驱动电源通过变频器为直流电机供电，驱动顺桨的方法。
[0135]第四步，当延时继电器延时15秒后，交流驱动电源驱动顺桨完成后，此时，如果91度限位开关或者95度限位开关被触发，则交流电源驱动顺桨完成，交流紧急顺桨控制开关K2断开，紧急顺桨控制继电器Kl断开，本系统执行结束；如果91度限位开关或者95度限位开关未被触发，则交流电源驱动顺桨失败，交流紧急顺桨控制开关K2断开，紧急顺桨控制继电器Kl断开，本系统执彳丁结束。
[0136]通过增加交流电源作为备用电源驱动顺桨控制方法，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性。
[0137]如图4由两个延时继电器控制电动顺桨系统电路图所示，本发明提供了一种电动顺桨控制系统，包括直流电源3、直流顺桨控制开关KM5、交流驱动电源4、变频器7、交流顺桨控制开关KM3、直流电机8和紧急顺桨控制继电器K1，直流电源3和直流顺桨控制开关KM5串连后与交流驱动电源4和变频器7以及交流顺桨控制开关KM3串连后的电路并连，然后，连接到直流电机8，其中，交流顺桨控制开关KM3和直流顺桨控制开关KM5是互锁设计，由紧急顺桨控制继电器Kl分别控制。
[0138]系统还包括主限位开关SI，为桨叶91度限位开关，桨叶位置达到91度，被触发，即SI断开，此外还需要一个冗余限位开关S2，当桨叶位置达到95度，被触发，即S2断开。限位开关S2在主限位开关即91度限位开关失效时可以确保变桨电机的安全制动。
[0139]系统还包括交流顺桨控制开关KM3的控制回路和直流顺桨控制开关KM5的控制回路。交流顺桨控制开关KM3的控制回路采用交流控制电源5供电；直流顺桨控制开关KM5的控制回路采用UPS电源6供电。
[0140]交流顺桨控制开关KM3的控制回路:由紧急顺桨控制继电器Kl常开触点、限位开关S1、限位开关S2和直流顺桨控制开关KM5的常闭触点以及交流顺桨控制开关KM3的线圈串连；
[0141]直流顺桨控制开关KM5的控制回路:由紧急顺桨控制继电器Kl常闭触点、限位开关S1、限位开关S2和交流顺桨控制开关KM3的常闭触点以及直流顺桨控制开关KM3的线圈串连。
[0142]本发明还设置延时继电器KT1、KT2，其中，交流紧急顺桨控制开关K2的导通时间为延时继电器KT2的延时时间-延时继电器KTl的延时时间；交流紧急顺桨控制开关K2断开的时间为KTl的延时时间，KT2延时时间大于KTl的延时时间。
[0143]系统还包括控制继电器K4，由安全链信号控制，当发生安全链故障时，EFC24V电源失电，继电器K4断开。
[0144]KT1/KT2控制回路:继电器K4常闭触点与延时继电器KTl和延时继电器KT2的并联后电路串连；
[0145]交流紧急顺桨控制开关K2控制回路:延时继电器KTl的常开触点、延时继电器KT2的常闭触点和交流紧急顺桨控制开关K2线圈串连。
[0146]在未发生安全链故障时，紧急顺桨控制继电器Kl闭合、继电器K4闭合、交流紧急顺桨控制开关K2断开，直流顺桨控制开关KM5断开、交流顺桨控制开关KM3闭合，延时继电器KTl、延时继电器KT2不工作。
[0147]当发生安全链故障时:继电器K4断开，令延时继电器KT1、KT2得电。
[0148](I)先执行直流电源驱动顺桨动作，紧急顺桨控制继电器Kl断开。由于延时继电器KTl的常开触点断开，所以交流紧急顺桨控制开关K2控制回路断开。
[0149]由于，紧急顺桨控制继电器Kl断开，紧急顺桨控制继电器Kl常开触点断开，所以交流顺桨控制开关KM3控制回路断开；此时由于紧急顺桨控制继电器Kl常闭触点闭合、限位开关未触发(闭合)、交流顺桨控制开关KM3(已断开)的常闭触点闭合，因此直流顺桨控制开关KM5的控制回路导通，此时由直流电源3驱动顺桨。
[0150]延迟一段时间(即延时KTl的延时时间)后:如果限位开关SI或S2未被触发，则直流顺桨失败，继续执行下一步；如果限位开关SI或S2被触发，则直流顺桨成功，交流顺桨控制开关KM3的控制回路和直流顺桨控制开关KM5的控制回路全部断开，本系统执行结束。
[0151](2)如果直流顺桨失败，执行交流电源驱动顺桨动作，当达到延时继电器KTl的延时时间后，延时继电器KTI导通，延时继电器KT2断开，此时，延时继电器KTI的常开触点闭合，延时继电器KT2的常闭触点闭合，交流紧急顺桨控制开关K2接通。
[0152]由于交流紧急顺桨控制开关K2接通，紧急顺桨控制继电器Kl导通，紧急顺桨控制继电器Kl的常闭触点断开，所以直流紧急顺桨控制开关KM5控制回路断开；此时由于紧急顺桨控制继电器Kl常开触点闭合、限位开关未触发(闭合)、直流顺桨控制开关KM5(已断开)的常闭触点闭合，因此交流顺桨控制开关KM3的控制回路导通，系统切换到由交流驱动电源4驱动的顺桨电路继续执行顺桨。
[0153]延迟一段时间(即延时继电器KT2的延时时间到，此时距离延时继电器KTl的导通时间为:KT2的延时时间-KTl的延时时间)后:如果限位开关SI或S2未被触发，则交流顺桨失败；如果限位开关SI或S2被触发，则交流顺桨成功，本系统执行结束。
[0154](3)交流顺桨执行完毕，当达到延时继电器KT2的延时时间后，延时继电器KT2导通，因此延时继电器KT2的常闭触点断开，导致交流紧急顺桨控制开关K2断开，紧急顺桨控制信号Kl断开，本系统执行结束。
[0155]优选的，还包括交流400V控制开关，轴控柜2得电后，接通电源，为变频器提供交流400V电源。
[0156]优选的，还包括交流断路器Q1，是400V电源开关，交流驱动电源4、交流电源开关Ql与交流400V控制开关KM4连接。
[0157]优选的，还包括直流断路器Q2，是直流电源开关，直流电源3、直流主电源开关Q2和直流电源顺桨控制开关KM5串连。
[0158]其中，400V主电源开关Q1、交流400V控制开关KM4、变频器7、交流顺桨控制开关KM3、直流主电源开关Q2和直流顺桨控制开关KM5位于轴控柜2内。
[0159]如图4由两个延时继电器控制电动顺桨系统电路图所示，图中各个器件为(仅列出与图2有区别的电器):
[0160]Kl:24V控制继电器，紧急顺桨控制继电器，由两路控制信号控制:
[0161]I)为安全链EFC信号控制，当发生安全链故障时，EFC24V电源失电，即触发EFC信号(低电平)，则紧急顺桨控制继电器Ki断开；
[0162]2)由交流紧急顺桨控制开关K2控制，当发生安全链故障，并且直流顺桨失败时，交流紧急顺桨控制开关K2导通，控制紧急顺桨控制继电器Kl导通(为24V高电平)，执行交流紧急顺桨；当交流电源驱动顺桨完成后，交流紧急顺桨控制开关K2断开，控制紧急顺桨控制继电器Kl断开(为OV低电平)，执行直流紧急顺桨。
[0163]K2:控制继电器，交流紧急顺桨控制开关。由继电器K4，及两个延时继电器KT1、KT2共同作用，控制K2导通和断开，在安全链故障时，其控制紧急顺桨控制继电器Kl。
[0164]K4:控制继电器，由安全链信号控制，当发生安全链故障时，EFC24V电源失电，继电器K4断开。
[0165]KTl:得电延时型延时继电器，控制交流紧急顺桨控制开关K2断开的时间。延时的时间可以是12秒到20秒之间的任意时间，优选15秒。
[0166]KT2:得电延时型延时继电器，与KTl 一块控制交流紧急顺桨控制开关K2的导通时间(延时继电器KT2的延时时间-延时继电器KTl的延时时间)，KT2的延时时间大于KTl的延时时间。延时的时间可以是24秒到40秒之间的任意时间，优选30秒。
[0167]以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
【权利要求】
1.一种电动顺桨控制方法，执行如下步骤: (1)当检测到安全链故障后，安全链EFC信号输出低电平，所述紧急顺桨控制继电器Kl断开； (2)由于紧急顺桨控制继电器Kl断开，导致交流驱动电源断开、直流电源导通，此时系统执行由所述直流电源为直流电机供电驱动顺桨的方法； (3)当执行完由所述直流电源供电驱动顺桨的方法后，检测顺桨是否成功:如果顺桨成功，系统执行结束，如果顺桨失败，执行步骤(4)； (4)当所述直流电源供电驱动顺桨的方法失败后，主控柜端口给出“交流紧急顺桨信号” =1，控制所述紧急顺桨控制继电器Kl导通，导致所述直流电源断开、所述交流驱动电源接通，系统执行由所述交流驱动电源通过变频器为直流电机供电，驱动顺桨的方法； (5)当执行完交流驱动电源供电驱动顺桨的方法后，检测顺桨是否成功:如果顺桨成功，系统执行结束，如果顺桨失败，系统再次执行步骤(2)由直流电源供电驱动顺桨的方法。
2.根据权利要求1所述电动顺桨控制方法，其特征在于，当桨叶桨矩角为91度或95度时，顺桨成功，反之顺桨失败。
3.根据权利要求1所述电动顺桨控制方法，其特征在于，还包括用于控制所述交流驱动电源导通或断开的交流顺桨控制开关；和用于控制所述直流电源导通或断开的直流顺桨控制开关，所述交流顺桨控制开关和所述直流顺桨控制开关是互锁设计，由所述紧急顺桨控制继电器Kl分别控制所述交流顺桨控制开关和所述直流顺桨控制开关的通断。
4.根据权利要求1所述电动顺桨控制方法，其特征在于，交替执行由直流电源供电驱动顺桨的方法和由交流驱动电源供电驱动顺桨的方法重复的次数不超过4次。
5.根据权利要求1-4任意一项所述电动顺桨控制方法的电动顺桨控制系统，其特征在于:包括直流电源(3)、直流顺桨控制开关KM5、交流驱动电源(4)、变频器(7)、交流顺桨控制开关KM3、直流电机⑶和紧急顺桨控制继电器K1，其中， 所述直流电源(3)和所述直流顺桨控制开关KM5的串连电路， 所述交流驱动电源(4)和所述变频器(7)以及所述交流顺桨控制开关KM3的串连电路， 共两路电路并连后组成的并连电路，与所述直流电机(8)串连， 所述交流顺桨控制开关KM3和所述直流顺桨控制开关KM5是互锁设计，由所述紧急顺桨控制继电器Kl分别控制所述交流顺桨控制开关KM3和所述直流顺桨控制开关KM5的通断。
6.根据权利要求5所述电动顺桨控制系统，其特征在于，还包括安全链EFC信号和交流紧急顺桨控制开关K2，所述安全链EFC信号由机舱通过滑环轮毂提供；所述交流紧急顺桨控制开关K2的常开触点，与所述安全链EFC信号并连后，再与所述紧急顺桨控制继电器Kl的线圈串连。
7.根据权利要求6所述电动顺桨控制系统，其特征在于，还包括主控柜(I)，所述主控柜(I)的DOl端口与所述交流紧急顺桨控制开关K2连接。
8.根据权利要求7所述电动顺桨控制系统，其特征在于，所述主控柜(I)内的主控系统设置计数器，所述计数器的初始值为0，当所述紧急顺桨控制继电器Kl闭合时，所述计时器开始工作，当所述计时器当系统判断所述计数器的值是否为3，如果“是”，所述DOl端口输出“交流紧急顺桨信号” =0，系统执行结束；反之，所述DOl端口输出“交流紧急顺桨信号”=I，所述计数器+1。
9.根据权利要求5所述电动顺桨控制系统，其特征在于，还包括91度限位开关SI和95度限位开关S2，当桨叶桨矩角为91度时，触发限位开关SI，即所述限位开关SI闭合；当桨叶桨矩角为95度时，触发限位开关S2，即所述限位开关S2闭合， 所述紧急顺桨控制继电器Kl的常开触点、所述限位开关S1、所述限位开关S2、所述交流顺桨控制开关KM3的常闭触点和所述直流顺桨控制开关KM5的线圈串连，构成所述直流顺桨控制开关KM5的控制回路； 所述紧急顺桨控制继电器Kl的常闭触点、所述限位开关S1、所述限位开关S2、所述直流顺桨控制开关KM5的常闭触点和所述交流顺桨控制开关KM3的线圈串连，构成所述交流顺桨控制 开关KM3的控制回路。
【文档编号】F03D7/00GK104047803SQ201410281801
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】辛克锋, 刘峰, 程学文, 苗继春, 李清义, 袁恩来 申请人:北京普华亿能风电技术有限公司