一种可远程维护的变桨控制系统的制作方法

本发明属于兆瓦级风电机组变桨控制领域，尤其涉及一种可以通过以太网进行远程维护的变桨控制系统。

背景技术：

随着国家在政策和经济上对可再生能源的大力支持，风、光、水等可再生能源的利用得到快速发展。风电机组变桨控制系统是兆瓦级以上风力发电机组控制和保护的重要装置，是风机停机的主刹车系统。

目前风力发电机组正在向着大桨叶、大容量发展，由陆上向海上发展，对变桨系统的可靠性和易维护性的要求也随之日益增长。而传统变桨控制系统一般如下：①至少包含plc(每个功能一个卡件，含多个卡件)、充电机、伺服驱动器、24v开关电源这四大件，以及四大件的中间电路，故障点多；②与主控的通讯形式只有canopen或profibus，升级控制程序、故障诊断等需要维护工程师爬上风机并钻进轮毂后才能进行操作，费时费力，影响风机效率；③可以通过无线收发模块进行变桨系统的状态监控，由于受使用环境影响，且稳定性差，安全性差；④照明灯控制开关在变桨轴箱上，工程师需要摸黑爬进轮毂后才能启用照明。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种可靠性高且可以通过以太网远程连接进行维护的高集成度变桨控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可远程维护的变桨控制系统，包括至少两个并联的变桨轴箱；其特征在于：

每一个变桨轴箱单独控制一台对应的永磁同步电机4，各个轴箱之间在控制上相互独立、不分主次，其中，

每个变桨轴箱中均安装有一台变桨控制器a2、电抗器a1、超级电容组a3；电抗器a1的进线与滑环1的ac400v电源通道相连，所述电抗器a1的出线与变桨控制器a2的电源端相连；超级电容组a3与变桨控制器a2的电容端口相连；

其中一个变桨轴箱内安装有以太网交换机a4，其它未安装以太网交换机a4的变桨轴箱通过网线3连接到该以太网交换机a4；

至少有一个所述变桨轴箱安装有照明灯2。

本发明进一步包括以下优选方案：

所述变桨控制器a2集成了交流永磁同步电机驱动系统、plc系统、开关电源、超级电容充电器；

开关电源和超级电容充电器分别连接在交流永磁同步电机驱动系统的直流母线上；所述plc系统由开关电源供电，通过can通讯与交流永磁同步电机驱动系统进行数据交互，实现变桨系统的逻辑控制；

所述plc系统设有ethernet接口，所述ethernet接口连接到所述以太网交换机a4。

所述ethernet接口可以通过工具或控制程序设置ip，各个轴箱的ip为局域网内唯一。

所述变桨控制器a2通过控制所述超级电容组从dc430v到dc450v之间的充放电，计算所述超级电容组a3的实时容量。

所述以太网交换机a4的一个网络接口经滑环1的信号通道连接到风电机组以太网络；

进一步，所述以太网交换机a4连接到网络防浪涌保护器a5，所述网络防浪涌保护器a5经滑环1的信号通道接连到风电机组以太网络。

所述网线3为四芯网线。

所述照明灯2的控制开关在风电机组机舱主控柜内，通过控制变桨轴箱内的继电器实现对照明灯的开关控制；

照明灯2为使用dc24v电源的led照明灯。

通过本发明可实现如下有益效果：

①实现集成度更高、可靠性更高的变桨控制系统；②可以根据相应权限，在集控室远程查看指定变桨控制系统运行状态、进行控制程序升级、故障诊断、故障复位等操作，有效降低了因变桨故障引起的故障停机时间和运维工程师的工作量；③工程师可以在机舱开关轮毂照明灯，避免摸黑进轮毂。

附图说明

图1为本发明可远程维护的变桨控制系统结构示意图；

图2为本发明的远程功能连接框图；

图3为本发明的轮毂照明电气原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参考图1所示，本发明的可远程维护的变桨控制系统，可对三桨叶风机进行变桨距控制，系统包括三个并联的变桨轴箱a、b、c以及由每一个轴箱单独控制的永磁同步电机4。

其中，每个所述变桨轴箱a、b、c中均安装有一台变桨控制器a2、电抗器a1、超级电容组a3。

电抗器a1的进线与滑环1的ac400v电源通道相连，所述电抗器a1的出线与变桨控制器a2的电源端相连；

超级电容组a3与变桨控制器a2的电容端口相连；

变桨控制器a2的驱动输出端口与永磁同步电机4相连；永磁同步电机4通过减速箱连接桨叶轴承控制桨叶迎风角度；

其中一个变桨轴箱内安装有以太网交换机a4，其它未安装以太网交换机a4的变桨轴箱通过网线3连接到该以太网交换机a4；以太网交换机a4的一个网络接口经滑环1的信号通道连接到风电机组以太网络。

作为优选方案，所述变桨控制器a2通过控制所述超级电容组从dc430v到dc450v之间的充放电，计算所述超级电容组a3的实时容量。

作为优选方案，所述以太网交换机a4连接到网络防浪涌保护器a5，所述网络防浪涌保护器a5经滑环1的信号通道接连到风电机组以太网络。

参考图2所示，只有一个变桨轴箱a安装有以太网交换机和网络防浪涌保护器。其中，网络防浪涌保护器的入端通过滑环连接到风电机组以太网络，出端连接到以太网交换机的入端；各个变桨轴箱的变桨控制器ethernet接口分别连接到以太网交换机的网口。

作为优选方案，以太网络连接线采用四芯网线。

相较于现有技术，本发明承受现场电磁环境的干扰的性能更加优越，安全性、稳定性更好；并且除了可以对变桨控制系统进行状态监控以外，还可以进行变桨控制系统控制程序升级、故障诊断、故障复位等操作。

参考图3所示，机舱主控柜的空气开关qf1与变桨轴箱a内的继电器k1线圈串联；继电器k1的常开触点与熔断器f4、照明灯2串联。当空气开关qf1闭合时，继电器k1得电，常开触点闭合，照明灯2得电点亮。

作为优选方案，照明灯2为使用dc24v电源led照明灯。

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，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种可远程维护的变桨控制系统，包括至少两个并联的变桨轴箱以及由每一个轴箱单独控制的永磁同步电机及传动装置构成，其中，每个所述变桨轴箱中均安装有一台高集成度的变桨控制器、超级电容组及附属电路；只有一个所述变桨轴箱内安装有以太网交换机，未安装交换机的变桨轴箱通过网线连接到以太网交换机的网络接口。所述以太网交换机的一个网络接口经滑环信号通道接入到风电机组网络。所述变桨控制器设有Ethernet接口，并经网线连接到以太网交换机，每个轴箱IP地址局域网内唯一。运维人员可在集控室通过固定IP登录到所述变桨控制系统，根据相关权限可查看变桨系统运行状态、进行控制程序升级、故障诊断、故障复位等操作，有效降低了因变桨故障引起的故障停机时间和运维工程师的工作量。

技术研发人员：唐江丰;王振威;郑啸飞;吕峰
受保护的技术使用者：固安华电天仁控制设备有限公司
技术研发日：2017.11.15
技术公布日：2018.04.20