本发明涉及风电技术领域,特别是涉及一种收桨的控制方法及控制电路。
背景技术:
风力发电机是将风能转换成机械能,再将机械能转换成电能的设备。当风力发电机故障时,为了安全保障,需要对风力发电机组的桨叶进行收桨,即将风力发电机组的桨叶顺桨到90度。风力发电机组的每个桨叶有独立的变桨驱动器,该变桨驱动器能够控制变桨电机的运转速度和运转方向,变桨电机通过齿轮与变桨轴承的内齿啮合联动,控制桨叶的桨距角的变化。
目前,风力发电机组的桨叶进行收桨时,编码器监测变桨电机的运转状态,向变桨驱动器发送增量式信号。变桨驱动器根据编码器发送的增量式信号,确认变桨电机实际的运转速度和运转方向,进而控制变桨电机的运转状态,形成对变桨电机的反馈控制。
但是,当编码器故障时,编码器无法向变桨驱动器发送增量式信号,导致变桨驱动器故障停机,无法控制变桨电机运转,变桨电机停机会使风力发电机组的桨叶出现卡桨,导致收桨失败。
技术实现要素:
本发明解决的技术问题在于提供一种收桨的控制方法及控制电路,从而能够在编码器故障时,由模拟增量信号产生电路生成增量式信号,使得变桨驱动器正常驱动变桨电机收桨。
为此,本发明解决技术问题的技术方案是:
一种收桨的控制方法,所述方法包括:
监测编码器是否发生故障;
当确定所述编码器发生故障时,控制所述编码器停止向变桨驱动器输出第一增量式信号,并且控制所述模拟增量信号产生电路向变桨驱动器输出第二增量式信号,以使得所述变桨驱动器根据所述第二增量式信号向变桨电机发送收桨控制信号。
可选的,所述监测编码器是否发生故障包括:
监测从所述编码器采集的绝对值信号是否异常,当从所述编码器采集的绝对值信号异常时,确定所述编码器发生故障。
可选的,所述监测编码器是否故障包括:
监测是否接收到所述变桨驱动器发送的故障码,当接收到所述变桨驱动器发送的故障码时,确定所述编码器发生故障,所述故障码用于表征所述编码器故障。
可选的,所述控制所述编码器停止向变桨驱动器输出第一增量式信号,控制所述模拟增量信号产生电路向变桨驱动器输出第二增量式信号包括:
控制第一开关断开,控制第二开关闭合,所述编码器经由所述第一开关与所述变桨驱动器相连,所述模拟信号产生电路经由所述第二开关与所述变桨驱动器相连;
接通所述模拟增量信号产生电路,所述模拟增量信号产生电路向所述变桨驱动器输出第二增量式信号。
可选的,所述控制第一开关断开,控制第二开关闭合包括:
通过接通直流接触器控制所述第一开关断开,控制所述第二开关闭合。
可选的,所述接通所述模拟增量信号产生电路包括:
接通所述直流接触器后,延时预设时间间隔,接通继电器以控制第三开关闭合,所述第三开关闭合表征接通所述模拟增量信号产生电路。
可选的,所述方法还包括:
向所述变桨驱动器发送复位信号,所述复位信号用于触发所述变桨驱动器进行复位。
可选的,所述方法还包括:
监测是否触发限位开关;
当触发所述限位开关时,控制所述变桨驱动器停止工作。
一种收桨的控制电路,所述电路包括:
变桨控制器,编码器,变桨驱动器,以及模拟增量信号产生电路;
所述变桨控制器与所述模拟增量信号产生电路电连接,所述编码器与所述变桨驱动器电连接,所述模拟增量信号产生电路与所述变桨驱动器电连接;
所述变桨控制器监测编码器是否发生故障,当确定所述编码器发生故障时,控制所述编码器停止向所述变桨驱动器输出第一增量式信号,并且控制所述模拟增量信号产生电路向所述变桨驱动器输出第二增量式信号。
可选的,所述电路还包括:
第一开关,以及第二开关;
所述编码器经由所述第一开关与所述变桨驱动器电连接,所述模拟增量信号产生电路经由所述第二开关与所述变桨驱动器电连接;
所述变桨控制器控制所述第一开关断开,以使得所述编码器停止向所述变桨驱动器输出第一增量式信号;所述变桨控制器控制所述第二开关闭合,以使得所述模拟增量信号产生电路向所述变桨驱动器输出第二增量式信号。
可选的,所述电路还包括:
直流接触器,所述直流接触器与所述变桨控制器电连接;
所述直流接触器,用于在接通时,控制所述第一开关断开,并控制所述第二开关闭合。
可选的,所述电路还包括:
第三开关,以及继电器,所述继电器与所述变桨控制器电连接,所述变桨控制器经由所述第三开关与所述模拟增量信号产生电路电连接;
所述变桨控制器接通所述直流接触器后,延时预设时间间隔,接通所述继电器;
所述继电器,用于在接通时,控制所述第三开关闭合,所述第三开关闭合表征接通所述模拟增量信号产生电路的工作电源。
通过上述技术方案可知,本发明有如下有益效果:
本发明实施例提供了收桨的控制方法包括:监测编码器是否发生故障;当确定所述编码器发生故障时,控制所述编码器停止向变桨驱动器输出第一增量式信号,并且控制所述模拟增量信号产生电路向变桨驱动器输出第二增量式信号,以使得所述变桨驱动器根据所述第二增量式信号向变桨电机发送收桨控制信号。编码器故障后,不能输出增量式信号作为变桨驱动器的参考信号,控制模拟增量信号产生电路输出增量式信号作为变桨驱动器的参考信号,保证变桨驱动器正常工作,驱动变桨电机进行收桨。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,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发明的一些实施例,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为编码器输出的增量式信号示意图;
图2为本发明实施例提供的收桨控制电路一实例结构示意图;
图3为本发明实施例提供的收桨控制电路另一实例结构示意图;
图4为本发明实施例提供的收桨控制电路又一实例结构示意图;
图5为本发明实施例提供的编码器正常工作的电路结构示意图;
图6为本发明实施例提供的收桨控制方法流程图。
具体实施方式
为了给出在编码器故障时顺利收桨的实现方案,本发明实施例提供了一种收桨的控制方法及控制电路,以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明。
编码器监测变桨电机的运转状态,向变桨驱动器输出增量式信号,该增量式信号可以表征当前变桨电机的运转状态。如图1所示的增量式信号示意图,该增量式信号包括通道a,通道b,以及通道n。通道a与通道b的相位差相差90°。变桨驱动器比较增量式信号中通道a的脉冲信号和通道b的脉冲信号的前后,可知变桨电机的运转方向;根据通道a或者通道b的脉冲信号,可知变桨电机的运转速度;根据通道n的零位参考脉冲,可知变桨电机运转的圈数。变桨驱动器将编码器输出的增量式信号作为参考信号,从而获知变桨电机的运转状态,进而采用闭环反馈的方式,控制变桨电机的运转速度和运转方向。但是,当编码器故障时,变桨驱动器无法接收到增量式信号作为参考信号,则变桨驱动器会故障,无法正常驱动变桨电机实现收桨。
图2为本发明实施例提供的收桨控制电路结构示意图,包括:
变桨控制器201,编码器202,变桨驱动器203,以及模拟增量信号产生电路204。
变桨控制器201与模拟增量信号产生电路204电连接,编码器202与变桨驱动器203电连接,模拟增量信号产生电路204与变桨驱动器203电连接。
变桨控制器201监测编码器202是否故障,当编码器202故障时,控制编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号,控制模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器输出第二增量式信号。
如图2所示,编码器202正常工作时,编码器202与变桨驱动器203电连接,当编码器202故障时,变桨控制器201控制编码器202与变桨驱动器203断开连接,即控制编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号;并控制模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器输出第二增量式信号。
这里需要说明的是,所述变桨控制器201控制编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号,可以采用多种可能的实现方式。第一种可能的实现方式,变桨控制器201控制编码器202与变桨驱动器203之间的开关断开连接,以使得编码器202无法向变桨驱动器203输出第一增量式信号;第二种可能的实现方式,变桨控制器201切断编码器202与供电电源之间的电连接,以使得编码器202停止工作,无法输出第一增量式信号。当然,变桨控制器201还可以采用其他可能的实现方式控制编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号,这里不再赘述。
在一个例子中,如图3所示,变桨控制器201通过开关断开编码器202与变桨驱动器203之间的电连接,收桨的控制电路包括:
第一开关301,以及第二开关302。
编码器202经由第一开关301与变桨驱动器203电连接,模拟增量信号产生电路204经由第二开关302与变桨驱动器203电连接。
变桨控制器201控制第一开关301断开,以使得编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号;变桨控制器201控制所述第二开关302闭合,以使得所述模拟增量信号产生电路向所述变桨驱动器输出第二增量式信号。
则变桨控制器201控制编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号,即变桨控制器201控制第一开关301断开;变桨控制器201控制模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器203输出第二增量式信号,即变桨控制器201控制第二开关302闭合。
在一个例子中,如图4所示,电路还包括:
直流接触器401,直流接触器401与变桨控制器201电连接;
直流接触器401,用于在接通时,控制第一开关301断开,控制第二开关302闭合。
变桨控制器201通过直流接触器401间接控制第一开关301和第二开关302。直流接触器401没有接通时,第一开关301闭合,第二开关302断开;直流接触器401接通后,第一开关301断开,第二开关302闭合。则变桨控制器201控制控制编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号,控制模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器输出第二增量式信号,即接通该直流接触器401即可。
这里需要说明的是,还可以根据实际需要设置,直流接触器401接通时,第一开关闭合,第二开关断开;直流接触器401没有接通时,第一开关断开,第二开关闭合。此时,变桨驱动器断开直流接触器401的连接即可。
在一个例子中,如图4所示,收桨的控制电路电路还可以包括:
第三开关402,以及继电器403;
变桨控制器201经由第三开关402与模拟增量信号产生电路204电连接,变桨控制器201接通直流接触器401后,延时预设时间间隔,接通继电器403。
继电器403,用于在接通时,控制第三开关402闭合,第三开关402闭合表征接通模拟增量信号产生电路204。
变桨控制器201通过第三开关402和继电器403控制接通模拟增量信号产生电路204。模拟增量信号产生电路204经由该第三开关402与变桨控制器201相连,第三开关402闭合,变桨控制器201给模拟增量信号产生电路204上电,此时,模拟增量信号产生电路204能够输出第二增量式信号。
当变桨控制器201接通直流接触器401后,并不直接接通继电器403,而是延时预设时间间隔,然后再接通继电器403,此时,第三开关402闭合,变桨控制器201接通模拟增量信号产生电路204。延时接通模拟增量信号产生电路204,避免编码器202向变桨驱动器203输出的第一增量式信号与模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器203输出的第二增量式信号冲突。
当编码器202故障排除后,如图5所示,变桨控制器201可以控制第一开关301闭合,第二开关302断开,第三开关402也断开,进而控制编码器202向变桨驱动器203输出第一增量式信号,控制模拟增量信号产生电路204停止向变桨驱动器203输出第二增量式信号,变桨驱动器203以第一增量式信号作为参考信号。
由上述内容可知,本发明有如下有益效果:
(1)编码器故障后,编码器无法向变桨驱动器发送第一增量信号,此时,变桨控制器切断编码器与变桨驱动器之间的连接,控制编码器停止向变桨驱动器发送第一增量信号,变桨控制器接通模拟增量信号产生电路与变桨驱动器之间的电连接,由模拟增量信号产生电路向变桨驱动器输出第二增量信号作为参考信号。从而使变桨驱动器不报故障或故障可被复位,以实现编码器故障后变桨电机可以驱动叶片收桨到安全位置,保障风力发电机的安全;
(2)模拟增量信号产生电路的供电电源由变桨控制器控制接通或断开,以防止电网电压出现波动时,烧毁模拟增量信号产生电路,更进一步地保证了收桨功能的实现;
(3)直流接触器由变桨控制器控制,用于在编码器故障后,控制编码器输出的第一增量信号与模拟增量信号产生电路输出的第二增量信号的切换,可以保证电路中以第一增量信号为变桨驱动器的优先信号输入。
(4)本发明提供的收桨控制电路易于实现,控制方法安全可靠;采用dsp就可以实现第二增量信号的产生,电路成本低;此外,对变桨驱动器的输入信号线路进行切换,同时,延时接通继电器的目的是防止第一增量信号与第二增量信息发生冲突。
图6为本发明实施例提供的一种收桨的控制方法流程图,包括:
601:监测编码器是否发生故障。
602:当确定所述编码器发生故障时,控制编码器停止向变桨驱动器输出第一增量式信号,并且控制模拟增量信号产生电路向变桨驱动器输出第二增量式信号,以使得变桨驱动器根据第二增量式信号向变桨电机发送收桨控制信号。
变桨控制器实时监测编码器是否故障,有至少两种可能的实现方式,变桨控制器可以直接监测到编码器是否故障,也可以间接通过变桨驱动器获知编码器是否故障。
第一种可能的实现方式,监测编码器是否发生故障包括:
监测从编码器采集的绝对值信号是否异常,当从编码器采集的绝对值信号异常时,确定该编码器发生故障。
变桨控制器接收编码器发送的绝对值信号,若编码器故障,则编码器给变桨控制器发送的绝对值信号有误,更甚者,编码器根本无法给变桨控制器发送绝对值信号。当变桨控制器从编码器采集的绝对值有误,或者无法从编码器采集到绝对值信号时,变桨控制器即可监测到该编码器故障。
第二种可能的实现方式,监测编码器是否发生故障包括:
监测是否接收到变桨驱动器发送的故障码,当接收到变桨驱动器发送的故障码时,确定该编码器发生故障,故障码用于表征编码器故障。
变桨驱动器接收编码器发送的增量式信号,当变桨驱动器接收到编码器发送的增量式信号有误,或者变桨驱动器无法接收到编码器发送的增量式信号时,变桨驱动器确定编码器故障。变桨控制器与变桨驱动器之间建立了通信连接,变桨驱动器确定编码器故障后,利用与变桨控制器之间的通信连接向变桨控制器发送故障码,该故障码能够表征该编码器故障。
变桨控制器接收到变桨驱动器发送的故障码后,根据该故障码确定该编码器故障。编码器故障后,无法给变桨驱动器发送第一增量式信号,则为了保证变桨驱动器正常工作,变桨控制器控制模拟增量信号产生电路向变桨驱动器输出第二增量式信号,变桨驱动器以第二增量式信号为参考信号,向变桨电机发送收桨控制信号,实现收桨。
模拟增量信号产生电路生成的第二增量式信号,是一个周期固定的脉冲信号,与图1所示的编码器输出的第一增量式信号类似。第二增量式信号所表征的运转速度一定,运转方向也一定。该运转方向是收桨所需的变桨电机的运转方向。并且,在收桨过程中,变桨电机的运转速度需要保持恒定。
在一个例子中,如图3所示,控制编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号,控制模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器203输出第二增量式信号包括:
控制第一开关301断开,控制第二开关302闭合,编码器202经由第一开关301与变桨驱动器相连,模型信号产生电路204经由第二开关302与变桨驱动器203相连;
接通模拟增量信号产生电路204,模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器203输出第二增量式信号。
编码器202经由第一开关301与变桨驱动器203电连接,模拟增量信号产生电路204经由第二开关302与变桨驱动器203电连接。
控制编码器202停止向变桨驱动器203输出第一增量式信号,则变桨控制器203控制第一开关301断开即可。第一开关301断开,则编码器202与变桨驱动器203断开连接,则编码器202无法向变桨驱动器203输出第一增量式信号。
控制模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器203输出第二增量式信号,则变桨控制器201控制第二开关302闭合即可。第二开关302闭合,则模拟增量信号产生电路204与变桨驱动器203电连接,模拟增量信号产生电路204生成的第二增量式信号输出至变桨驱动器203。
可选的,如图4所示,控制第一开关301断开,控制第二开关302闭合包括:
通过接通直流接触器401控制第一开关301断开,控制第二开关302闭合。
变桨控制器201接通直流接触器401,即给该直流接触器401上电,则该直流接触器401上电后,第一开关301断开,第二开关302闭合。
可选的,如图4所示,接通模拟增量信号产生电路204包括:
接通直流接触器401后,延时预设时间间隔,接通继电器403以控制第三开关402闭合,第三开关402闭合表征接通模拟增量信号产生电路204。
变桨控制器201接通模拟增量信号产生电路204,即给模拟增量信号产生电路204上电。变桨控制器201可以在接通直流接触器401同时,给模拟增量信号产生电路204上电,控制模拟增量信号产生电路204生成的第二增量式信号输出至变桨驱动器203。
变桨控制器201还可以在接通直流接触器401后,延时预设时间间隔,再接通继电器403,该继电器403控制第三开关402闭合,从而接通该模拟增量信号产生电路204。即在断开编码器202与变桨驱动器203之间的连接后,延时接通模拟增量信号产生电路204与变桨驱动器203之间的连接。延时接通模拟增量信号产生电路204,避免编码器202向变桨驱动器203输出的第一增量式信号与模拟增量信号产生电路204向变桨驱动器203输出的第二增量式信号冲突。
这里需要说明的是,根据实际需要,该变桨控制器201接通模拟增量信号产生电路204后,给该模拟增量信号产生电路204提供24v的工作电压。
在一个例子中,方法还包括:
向变桨驱动器发送复位信号,复位信号用于触发变桨驱动器进行复位。
一般情况下,编码器202故障后,变桨驱动器203也会故障,进而无法驱动变桨电机正常工作,变桨电机也会停机。模拟增量信号产生电路204与变桨驱动器203接通后,变桨控制器201向变桨驱动器203发送复位信号,触发该变桨驱动器203复位,修复由于编码器202故障而产生的变桨驱动器203故障,以使得变桨驱动器203接收到模拟增量信号产生电路204输出的第二增量式信号后正常工作。
若变桨控制器201监测到变桨驱动器203一次复位不成功,则重复执行变桨驱动器203复位的操作,直至变桨驱动器203复位成功。变桨驱动器203复位成功后,接收模拟增量信号产生电路204输出的第二增量式信号,以该第二增量式信号为参考信号,向变桨电机发送收桨控制信号,经由变桨电机控制桨叶进行收桨。
这里需要说明的是,在对变桨驱动器203进行复位前,变桨控制器201还要判断变桨驱动器203进行复位的次数是否超过预设次数,若变桨驱动器203进行复位的次数超过预设次数,则不再对变桨驱动器203进行复位操作,用以保护变桨电机。若变桨驱动器203进行复位的次数没有超过预设次数,则执行向变桨驱动器发送复位信号的操作。
在一个例子中,方法还包括:
监测是否触发限位开关;
当触发限位开关时,控制变桨驱动器停止工作。
由于本发明所提供给的收桨控制方法是由模拟增量信号产生电路204输出第二增量式信号作为变桨驱动器203的参考信号,开关控制收桨,则变桨驱动器203无法获知收桨的桨距角,即变桨驱动器203无法获知何时结束收桨。则设置一个限位开关,该限位开关能够表征收桨结束。
当没有触发限位开关时,限位开关向变桨控制器201输出高电平;当触发限位开关时,表示收桨结束,此时限位开关向变桨控制器201输出低电平。变桨控制器201接收到限位开关输出的低电平后,监测到触发限位开关,变桨控制器201控制变桨驱动器203停止工作。变桨控制器201停止工作,变桨电机203也停止工作,结束收桨。
当然,在实际应用中,编码器202故障排除后,变桨控制器201控制编码器202向变桨驱动器203输出第一增量式信号,控制模拟增量信号产生电路204停止向变桨驱动器203输出第二增量式信号。
由上述内容可知,本发明有如下有益效果:
(1)编码器故障后,不能输出增量式信号作为变桨驱动器的参考信号,控制模拟增量信号产生电路输出增量式信号作为变桨驱动器的参考信号,保证变桨驱动器正常工作,驱动变桨电机进行收桨。从而使变桨驱动器不报故障或故障可被复位,以实现编码器故障后变桨电机可以驱动叶片收桨到安全位置,保障风力发电机的安全;
(2)增量模拟信号产生电路的供电电源由变桨控制器控制接通或断开,以防止电网电压出现波动时,烧毁增量模拟信号产生电路,更进一步地保证了收桨功能的实现;
(3)直流接触器由变桨控制器控制,用于在编码器故障后,控制编码器输出的第一增量信号与模拟增量信号产生电路输出的第二增量信号的切换,可以保证电路中以第一增量信号为变桨驱动器的优先信号输入。
(4)本发明所提供的收桨控制方法为开环收桨控制方法,即触发限位开关后,变桨控制器控制停止变桨驱动器及变桨电机的运行,所以不需要对第二增量信号进行校准;
(5)第二增量信号调整方便,可以通过改变通道a、通道b相的前后顺序来保证模拟增量信号产生电路产生的第二增量信号与桨叶收桨方向一致即可。
图6所示的收桨的控制方法是与图2至图4所示的收桨控制电路所对应的方法,具体实现方法与图2至图4所示的电路类似,参考图2至图4所示的电路的描述,这里不再赘述。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。