风力发电机组及其顺桨方法、计算机存储介质与流程

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组及风力发电机组的顺桨方法、计算机存储介质。

背景技术：

随着化石能源的日渐枯竭及对环境的污染日渐严重，风力发电作为新能源，正处在一个逐步走上规范化道路并较快发展的时期。在哥本哈根世界气候大会之后，“低碳环保”已成为全球的能源发展战略，各国都在为节能减排做出行动，纷纷走上“新能源”道路。

在大型风力发电机组中，变桨系统一个主要功能是通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风力发电机的输出功率；风力发电机正常运行期间，当风速小于机组额定风速时，变桨系统将叶片开到0度角位置，进行最大功率追踪；当风速超过机组额定风速时，变桨系统通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。

变桨系统的一个主要功能是担当机组的主刹车系统功能，电动变桨系统通过多种检测和控制手段、多重冗余设计保证风力机组安全稳定运行，任何故障引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置。由此可见，变桨系统对机组的稳定性、安全性，都起着至关重要的作用，尤其作为空气动力刹车，要求变桨系统必须具备很高的可靠性和安全性。

然而，在风力发电机运行过程中，会发生电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源异常等情况，而这些异常的发生，很可能导致风力发电机的叶片无法收回到安全位置(例如桨距角为88度)；尤其是在电网掉电且后备电源发生异常的情况下，对于电动变桨系统而言，其危险程度更高；如果风力发电机叶片无法收回到安全位置，在风力的作用下，会使风力发电机的转速无法下降，引发风力发电机超速甚至发生飞车危险。

目前，针对风力发电机叶片无法收桨，尚没有比较好的控制方法，只有通过背风偏航，即通过偏航使风力发电机偏航90度，偏离风向，从而使风力发电机转速下降，实现停机；但这种方法的缺点在于：风力发电机在正常运行过程中，通过将叶片桨距角开到0度位置，即叶片的受力表面与风向垂直，以吸收最大风能；而风力发电机在停机收桨的过程中，叶片的桨距角会逐渐变大，从而使叶片所吸收的风能下降，转速降低，而如果在收桨到一定角度(例如有2个叶片或1个叶片可正常收桨)后，反而会使叶片的受力表面再次与风向垂直，使叶片受力再次加大，而这种情况，一方面会导致风力发电机的风轮转速下降缓慢，一方面还会使风力发电机承受更大的载荷，不利于风力发电机的安全。

综上所述，现有技术当发生电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源异常、电网波动导致器件损坏或烧毁时，风力发电机叶片无法收桨，在风力的作用下，会使风力发电机的转速无法下降，引发风力发电机超速甚至发生飞车危险。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提供一种风力发电机组及风力发电机组的顺桨方法、计算机存储介质，用以解决现有技术当发生电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源异常、电网波动导致器件损坏或烧毁时，风力发电机叶片无法收桨的问题。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种风力发电机组，包括：风轮和机舱，所述风轮包括轮毂和叶片，所述轮毂中设置有变桨系统，所述变桨系统包括变桨电机，该风力发电机组还包括：位于所述轮毂内，和/或位于所述机舱内的低压发电机；

所述低压发电机，用于当需要顺桨时，利用所述风轮转动的机械能发电，为所述变桨系统提供电能；

所述变桨系统，与所述低压发电机电连接，用于接收所述电能，使得所述变桨电机运行，以驱动所述叶片收桨，使得该叶片的桨距角大于预设角度值。

优选地，所述机舱包括高速轴和低速轴，所述低压发电机位于所述机舱内，且输入端与所述高速轴和/或所述低速轴连接。

优选地，风力发电机组包括主控控制器，以及位于所述轮毂与所述机舱(32)的连接位置处的滑环；

所述低压发电机的输出端通过常开触点与所述滑环电连接；

所述主控控制器与所述常开触点电连接，用于控制所述常开触点。

优选地，所述变桨系统包括：变桨控制器、为所述变桨控制器供电的直流电源、为所述变桨电机供电的变频器；

当所述低压发电机为直流发电机时，所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与所述变频器电连接，用于为所述变频器和所述直流电源提供电能；

或者，所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与所述变桨电机电连接，用于为所述变桨电机提供电能。

优选地，所述变桨系统包括充电机；

当所述低压发电机为交流发电机时，所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与所述变桨电机电连接，用于为所述变桨电机提供电能；或，

所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与电网输入侧的三相线路电连接，用于为所述充电机提供电能。

优选地，风力发电机组还包括松闸控制系统，用于在所述主控控制器的控制下，使得所述变桨电机松闸。

优选地，所述松闸控制系统包括：松闸电磁阀、继电器和松闸支路；

所述松闸电磁阀的一端与所述继电器的输出端电连接，另一端通过所述松闸支路与恒压电源电连接；

所述松闸支路设置有常闭触点和第一常开触点；

所述常闭触点、所述第一常开触点均与所述主控控制器电连接；

所述主控控制器用于控制所述继电器输入端的信号，使得所述继电器得电，并控制所述常闭触点闭合，控制所述第一常开触点闭合。

优选地，所述松闸控制系统包括：松闸电磁阀、继电器、冗余继电器、第一松闸支路和第二松闸支路；

所述第一松闸支路设置有常闭触点和第一常开触点；

所述第二松闸支路与所述第一松闸支路并联连接，并设置有第二常开触点；

所述冗余继电器与所述继电器并联设置，所述松闸电磁阀的一端与所述继电器的输出端和所述冗余继电器的输出端电连接，另一端通过并联连接的所述第一松闸支路和所述第二松闸支路与恒压电源电连接；

所述常闭触点、所述第一常开触点和所述第二常开触点均与所述主控控制器电连接；

所述主控控制器用于控制所述继电器和所述冗余继电器输入端的信号，使得所述继电器和所述冗余继电器得电，并控制所述第二常开触点闭合，控制所述第一常开触点断开，控制所述常闭触点断开。

一种采用上述风力发电机组的顺桨方法，包括：

控制所述低压发电机与所述变桨系统电连接，使得所述低压发电机为所述变桨系统提供电能；

控制所述变桨系统包括的变桨电机的运行，以驱动所述叶片收桨，使得该叶片的桨距角大于预设角度值。

优选地，所述控制所述低压发电机与所述变桨系统电连接，包括：

主控控制器控制常开触点闭合，使得所述低压发电机的输出端通过所述常开触点与滑环电连接。

优选地，所述控制所述低压发电机与所述变桨系统电连接，具体包括：

当所述低压发电机为直流发电机时，

主控控制器控制所述常开触点闭合，使得所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与变频器电连接；

或，主控控制器控制所述常开触点闭合，使得所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与所述变桨电机电连接；

当所述低压发电机为交流发电机时，

主控控制器控制所述常开触点闭合，使得所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与所述变桨电机电连接；

或，主控控制器控制所述常开触点闭合，使得所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与电网输入侧的三相线路电连接。

优选地，所述的控制所述变桨系统包括的变桨电机的运行，包括：

当所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与所述变频器电连接；或，所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与电网输入侧的三相线路电连接时，所述变桨系统包括的变桨控制器控制所述变桨电机的运行；以及

当所述低压发电机的输出端依次通过所述常开触点、所述滑环与所述变桨电机电连接时，所述主控控制器通过所述滑环控制所述变桨电机松闸。

一种计算机存储介质，存储有上述顺桨方法对应的程序。

相比于现有技术，本发明的方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供的风力发电机组包括位于轮毂内，和/或位于机舱内的低压发电机，当需要顺桨时，该低压发电机能够利用风轮转动的机械能发电，并为变桨系统提供电能，变桨系统接收该低压发电机提供的电能，使得变桨电机运行，以驱动叶片收桨，使得该叶片的桨距角大于预设角度值。与现有技术相比，由于本发明实施例中的低压发电机是利用风轮转动的机械能发电，并为变桨系统提供电能，因此，即便发生电网输入侧掉电、充电机异常、后备电源异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况时，本发明实施例仍然能够为变桨系统提供电能，变桨系统接收到电能后，使得变桨电机运行，以驱动叶片收桨，使得叶片的桨距角大于预设角度值，进而能够使得风力发电机的转速能够快速的下降，有效的避免了风力发电机超速甚至发生飞车的危险；当风力发电机的转速下降到一定程度时，由于低压发电机是利用风轮转动的机械能发电，此时低压发电机输出的电压降低，不足以为变桨系统提供电能，这时叶片仍在安全位置，完成了风力发电机组的顺桨。

并且，本发明实施例低压发电机位于机舱内，且该低压发电机的输入端与高速轴和/或低速轴连接，这样，本发明实施例中的低压发电机可以通过高速轴或低速轴驱动发电，即利用叶片自身的旋转力进行发电，因此不需要增加额外的储能或机械装置，所以系统结构简单，成本低，且便于改造和实现。

此外，由于本发明实施例提供的风力发电机组还包括松闸控制系统，用于在主控控制器的控制下，使得变桨电机松闸，这样，当发生电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况时，主控控制器通过控制松闸控制系统的工作，很好的使得变桨电机松闸，进而完成后续的收桨过程。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有风力发电机的控制系统结构示意图；

图2是现有变桨系统的一种拓扑结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种风力发电机组的结构框图；

图4是本发明实施例一提供的一种风力发电机组的拓扑结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种风力发电机组的拓扑结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种松闸控制系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的另一松闸控制系统的结构示意图；

图8是本发明实施例三提供的一种风力发电机组的拓扑结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种采用上述风力发电机组的顺桨方法流程图。

下面说明本发明实施例各附图标记表示的含义：

101-变桨轴承；102-减速机齿轮；103-方位角传感器；104-风机主轴；105-减速机；106-轮毂；107-变桨电机；108-编码器；109-变桨控制器；110-刹车盘；111-刹车阀；112-主控控制器；113-滑环；114-叶片；201-后备电源；203-变频器；204-直流(dc/dc)电源；207-电网输入侧；209-充电机；

31-风轮；32-机舱；33-变桨系统；301-低压发电机；303-常开触点；401-变桨驱动器；402-刹车继电器；405-第一常开触点；503-常闭触点；61-松闸支路；408-松闸电磁阀；502-继电器；501-继电器的输入端；

406-第二常开触点；71-第一松闸支路；72-第二松闸支路；404-冗余继电器；403-冗余继电器的输入端。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面首先介绍一些本发明实施例中使用到的技术术语。

桨距角(pitchangle)，也称节距角，风力发电机采用变桨距控制，通过调整叶片迎风角度，来进行功率调整的方式，桨距角是指叶片与风轮平面夹角；风力发电机调节桨距角的目的主要是：

(1)启动，在风力的作用下，获得比较大的扭矩，驱动风力发电机的叶片旋转；

(2)限制功率输出，在额定风速后，使功率平稳，保护机械和电路系统，同时可以降低载荷；

(3)收桨时实现气动刹车，使叶片的转速快速降低，避免机械刹车造成的惯性力太大而造成的伤害。

直流发电机(dcgenerator)，直流发电机是把机械能转化为直流电能的机器，它主要作为直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电机的励磁等所需的直流电机。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势，因为电刷a通过换向片所引出的电动势始终是切割n极磁力线的线圈边中的电动势，所以电刷a始终有正极性；同样道理，电刷b始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉动电动势。

充电机(fastcharger)，充电机是采用高频电源技术，运用先进的智能动态调整充电技术，它采用恒流/恒压/小恒流智能三个阶段充电方式，具有充电效率高，操作简单，重量轻，体积小等特点。对变桨系统而言，充电机的作用是：在电网有电时，通过电网的交流电为充电机供电，充电机工作时，为后备电源充电。

后备电源(backuppower)，后备电源是一种有效防止驱动电路无正常电压时的一种自动驱动的准行电源，可以延长电路需要的电压，以提供电路能够正常工作。

顺桨(feathering)，是指在风力发电机出现故障后，把风力发电机的叶片转到与风的方向接近的平行状态(也称安全位置，在具体角度上，是指向叶片的89度左右的位置/方向进行收桨)的控制过程。此时风力发电机的叶片吸收的风能最小，可以起到气动刹车的作用，使风力发电机安全停机。

本发明的发明人对现有技术进行研究，发现如下问题。

如图1所示，图1为风力发电机的控制系统结构，该结构主要包括：安装于轮毂106内的变桨轴承101、减速机105、变桨电机107、编码器108、变桨控制器109；叶片114通过叶片自带螺栓安装于变桨轴承101上，并随变桨轴承101同步转动；变桨控制器109用于控制变桨电机107转动；变桨电机107安装于减速机105上，用于驱动减速机105转动；减速机齿轮102与变桨轴承101啮合，减速机105转动能够驱动变桨轴承101转动，变桨轴承101用于驱动叶片114转动。

如图1所示，编码器108位于变桨电机107尾部，与变桨电机107旋转轴机械连接，用于测量叶片114的角度值；其中，每个叶片分别对应一个减速机105、变桨电机107、变桨轴承101和变桨控制器109。

如图1所示，方位角传感器103安装于风机主轴104侧，用于测量轮毂106的方位角，刹车盘110与风机主轴104连接，刹车阀111位于刹车盘110两侧，用于控制刹车盘110及风机主轴104的制动；主控控制器112用于控制风力发电机运行，并控制变桨系统进行开桨、关桨，并控制刹车阀111的松闸与抱闸；其中，主控控制器112与变桨控制器109之间，有动力电源线路、通信线路、安全链线路、其余硬件控制线路等，这些线路的供电、或电信号都通过滑环113进行传输。

具体地，如图1所示，风力发电机组运行时，轮毂106在叶片114的带动下，旋转运行，主控控制器112通过安装于风机主轴104和轮毂106上的滑环113，为变桨系统提供动力电源，并通过通信线缆与变桨系统进行数据交互，控制变桨系统运行，并及时监测变桨系统的运行数据。

如图2所示，图2为现有的变桨系统的一种拓扑结构示意图，具体包括使用直流变频器的变桨系统，该结构中包括：后备电源201、变桨电机107、变频器203、直流(dc/dc)电源204、变桨控制器109、电网输入侧207和充电机209；其中：后备电源201的作用是电网输入侧207发生异常时，继续为变桨电机107提供电源；变频器203用于控制变桨电机107运行；dc/dc电源204由充电机209或后备电源201供电，为变桨控制器109提供24v直流电源。

如图2所示，充电机209的输出的“+”端、后备电源201的“+”端、dc/dc电源204的“+”端电连接；充电机209的输出的“-”端、后备电源201的“-”端、dc/dc电源204的“-”端电连接。

现有变桨系统的工作原理为：

(1)正常情况下，电网输入侧207为充电机209提供交流电源，充电机209为后备电源201充电，并为变频器203、dc/dc电源204提供工作电源，变桨控制器109在主控控制器的控制下，进行调桨控制。

具体地，如图1和图2所示，调桨控制的实现方法为：由变桨控制器109控制变桨驱动器工作，由变桨驱动器驱动变桨电机107运行，变桨电机107驱动变桨轴承101转动，变桨轴承101的转动，带动安装在变桨轴承101上的叶片114进行转动，从而根据控制需要改变叶片的桨距角，实现调桨功能。

(2)当变桨控制器109检测到充电机209发生故障或异常后，会控制变桨系统执行顺桨停机操作。

在研究过程中，发明人发现，当发生电网输入侧207掉电、充电机209异常、后备电源201异常时，风力发电机的叶片无法收桨，在风力的作用下，会使风力发电机的转速无法下降，引发风力发电机超速甚至发生飞车危险。

下面结合附图介绍本发明的技术方案。

本发明的发明人，鉴于现有技术存在的不足，提供一种风力发电机组。

如图3所示，图3是本发明具体提供的一种风力发电机组的结构框图，该风力发电机组包括：风轮31和机舱32，风轮31包括轮毂106和叶片114，轮毂106中设置有变桨系统33，变桨系统33包括变桨电机107(图中未示出，具体结构可参见图1或图2所示)，本发明的实施例中风轮31、机舱32和变桨系统33的设置与现有技术类似，这里不再赘述；轮毂106和叶片114的设置可以参照图1的设置形式。

本发明具体实施例中的风力发电机组还包括其它机械部件以及电器部件，这些部件的具体设置均与现有技术相同，由于该部分不涉及本发明的改进点，因此这里不再对这些部件进行说明。

如图3所示，本发明具体提供的风力发电机组还包括：位于轮毂106内，和/或位于机舱32内的低压发电机301；

低压发电机301，用于当需要顺桨时，利用风轮31转动的机械能发电，为变桨系统33提供电能；变桨系统33，与低压发电机301电连接，用于接收该低压发电机301提供的电能，使得变桨电机107运行，以驱动叶片114收桨，使得该叶片114的桨距角大于预设角度值。

具体实施时，变桨电机107运行，以驱动叶片114收桨，这时叶片114的桨距角大于预设角度值，本发明的实施例中的预设角度值为叶片的桨距角的安全位置，该位置处的角度值根据实际生产情况确定，例如可以为65度，即当叶片114的桨距角大于65度时，可以认为风力发电机组完成了顺桨；当然，该预设角度值优选为89度。

本发明具体提供的风力发电机组包括位于轮毂内，和/或位于机舱内的低压发电机，当需要顺桨时，该低压发电机能够利用风轮转动的机械能发电，并为变桨系统提供电能，变桨系统接收该低压发电机提供的电能，使得变桨电机运行，以驱动叶片收桨，使得该叶片的桨距角大于预设角度值。与现有技术相比，由于本发明的低压发电机是利用风轮转动的机械能发电，并为变桨系统提供电能，因此，即便发生电网输入侧掉电、充电机异常、后备电源异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况时，本发明具体仍然能够为变桨系统提供电能，变桨系统接收到电能后，使得变桨电机运行，以驱动叶片收桨，使得叶片的桨距角大于预设角度值，进而能够使得风力发电机的转速能够快速的下降，有效的避免了风力发电机超速甚至发生飞车的危险。当风力发电机的转速下降到一定程度时，由于低压发电机是利用风轮转动的机械能发电，此时低压发电机输出的电压降低，不足以为变桨系统提供电能，这时叶片仍在安全位置，完成了风力发电机组的顺桨。

下面结合附图详细介绍一下本发明具体提供的风力发电机组。

较佳地，本发明的实施例中的机舱32包括高速轴和低速轴，低压发电机301位于机舱32内，且该低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，高速轴和低速轴在机舱32中的具体设置方式与现有技术相同，这里不再赘述；这样，本发明的实施例的低压发电机301可以通过高速轴或低速轴驱动发电，即利用叶片自身的旋转力进行发电，因此不需要增加额外的储能或机械装置，所以系统结构简单，成本低，且便于改造和实现。

具体地，本发明实施例中的低速轴指和风轮连接的轴，高速轴是指经过机舱32内的齿轮箱变速后(低速度变为高速度)齿轮箱与发电机的连接轴。

下面介绍本发明的技术方案的多个实施例。

实施例一：

本发明具体实施例一以低压发电机301设置在机舱32内，该低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，且该低压发电机301为直流发电机为例进行介绍。

本发明具体实施例中的风力发电机组包括主控控制器112，以及位于轮毂106与机舱32的连接位置处的滑环113；本发明具体实施例中主控控制器112，以及滑环113的具体设置方式与现有技术相同，这里不再赘述。

如图4所示，本发明具体实施例中的低压发电机301的输出端通过常开触点303与滑环113电连接；主控控制器112与常开触点303电连接，用于控制常开触点303；具体地，主控控制器112可以根据实际需要，控制常开触点303的闭合或断开，这样，本发明具体实施例能够方便的实现低压发电机301与滑环113之间的导通或关断。

具体实施时，如图4所示，本发明具体实施例中的常开触点303由主控控制器112的直流接触器进行控制。

如图4所示，本发明具体实施例中的变桨系统33包括：变桨控制器109、变桨电机107、为变桨控制器109供电的直流电源204、为变桨电机107供电的变频器203；本发明具体实施例中变桨控制器109、变桨电机107、直流电源204、变频器203的具体设置以及工作原理与现有技术类似，这里不再赘述。

如图4所示，本发明具体实施例中低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与变频器203电连接，用于为变频器203和直流电源204提供电能。

具体实施时，本发明具体实施例的变频器203可工作的电源电压较低，所以本发明具体实施例中低压发电机301的电压可以选取50v到100v，功率可以选取4kw的低压直流发电机；当然，在实际应用中，本发明具体实施例中低压发电机301的工作电压，以及工作功率还可以选择其它值，本发明具体实施例并不对低压发电机301的工作电压，以及工作功率做限定。

本发明具体实施例一的工作原理为：

(1)正常情况下：

主控控制器112控制常开触点303断开，此时低压发电机301不为变频器203和直流电源204提供电能，风力发电机组的工作过程与现有技术相同，这里不再赘述。

(2)当电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源出现异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况导致叶片无法收桨时：

主控控制器112通过与变桨控制器109的通信数据，以及主控控制器112对电网信息的检测，控制常开触点303闭合(接通)；其中，主控控制器112的工作电源由主控系统的ups(uninterruptiblepowersupply，不间断电源)提供。

由于低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，所以当风力发电机的叶片处于旋转状态时，风力发电机的高速轴和/或低速轴会带动低压发电机301旋转发电，当常开触点303闭合后，低压发电机301输出的电压接入到变频器203中，为变频器203提供工作电源，同时为直流电源204提供工作电源，此时变桨控制器109能够正常工作，变桨系统33在变桨控制器109的控制下，控制变桨电机107运行，进而驱动叶片收桨。

当叶片转速降低到一定值时，一方面，由于叶片转速降低而使得低压发电机301的转速降低，进而使得该低压发电机301输出的电压降低，不足以为变频器203和直流电源204提供工作电源，这时使得变桨控制器109和变桨电机107停止运行。

另一方面，由于主控控制器112自身可以检测风力发电机的转速值，以及可以通过与变桨系统的通信检测叶片的桨距角，所以当主控控制器112检测到风力发电机的转速值降低到一定在，和/或叶片的桨距角大于安全位置时(例如大于65度)，主控控制器112可以控制常开触点303断开，使变频器203和直流电源204的供电电压断开，从而使变桨电机107停止运行。

实施例二：

本发明具体实施例二以低压发电机301设置在机舱32内，该低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，且该低压发电机301为直流发电机为例进行介绍。

如图5所示，变桨系统33包括：变桨控制器109、变桨电机107、直流电源204、变频器203；本发明具体实施例中的低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与变桨电机107电连接，用于为变桨电机107提供电能。

具体地，如果本发明具体实施例中的变桨电机107为直流串励电机，低压发电机301输出的输出端，依次经常开触点303、滑环113分别与变桨电机107的“+”、“-”端电连接。

较佳地，本发明具体实施例二提供的风力发电机组还包括松闸控制系统，用于在主控控制器112的控制下，使得变桨电机107松闸。

本发明具体实施例二的工作原理为：

(1)正常情况下：

主控控制器112控制常开触点303断开，此时低压发电机301不为变频器203和直流电源204提供电能。

(2)当电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源出现异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况导致叶片无法收桨时：

主控控制器112通过与变桨控制器109的通信数据，以及主控控制器112对电网信息的检测，控制常开触点303闭合(接通)；其中，主控控制器112的工作电源由主控系统的ups提供。

由于低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，所以当风力发电机的叶片处于旋转状态时，风力发电机的高速轴和/或低速轴会带动低压发电机301旋转发电，当常开触点303闭合后，低压发电机301输出的电压接入到变桨电机107中，为变桨电机107提供工作电源；同时，主控控制器112通过滑环113控制松闸控制系统，使得变桨电机107松闸，变桨电机107松闸后驱动叶片114收桨，使得该叶片114的桨距角大于预设角度值。

当叶片转速降低到一定值时，一方面，由于叶片转速降低而使得低压发电机301的转速降低，进而使得该低压发电机301输出的电压降低，不足以为变桨电机107提供工作电源，这时使得变桨电机107停止运行。

另一方面，由于主控控制器112自身可以检测风力发电机的转速值，以及可以通过与变桨系统的通信检测叶片的桨距角，所以当主控控制器112检测到风力发电机的转速值降低到一定在，和/或叶片的桨距角大于安全位置时(例如大于65度)，主控控制器112可以控制常开触点303断开，使变桨电机107的供电电压断开，从而使变桨电机107停止运行并抱闸。

下面结合附图详细介绍一下本发明具体实施例二中的松闸控制系统的结构，以及主控控制器通过滑环控制松闸控制系统，使得变桨电机松闸的具体控制方式。

方式一：

如图6所示，本发明具体实施例提供的松闸控制系统包括：松闸电磁阀408、继电器502和松闸支路61；另外，本发明具体实施例中的松闸控制系统还包括变桨驱动器401，以及刹车继电器402，变桨驱动器401和刹车继电器402的具体设置方式与现有技术类似，这里不再赘述。

如图6所示，松闸电磁阀408的一端与继电器502的输出端电连接，另一端通过松闸支路61与恒压电源(如图中24v的电源)电连接；

松闸支路61设置有常闭触点503和第一常开触点405；

常闭触点503、第一常开触点405均与主控控制器112电连接；

主控控制器112用于控制继电器502输入端501的信号，使得继电器502得电，并控制常闭触点503闭合，控制第一常开触点405闭合。

当然，本实施方式中，也可以由变桨控制器109控制第一常开触点405闭合，本发明具体实施例选用主控控制器112控制第一常开触点405闭合，这样，不需要变桨控制器109工作，也能完成对第一常开触点405的控制。

如图6所示，本发明具体实施例提供的松闸控制系统的控制逻辑为：

当电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源出现异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况导致叶片无法收桨时，主控控制器112控制继电器502得电，其中，常闭触点503是继电器502的常闭触点，主控控制器112控制常闭触点503闭合，并控制第一常开触点405闭合，这时松闸支路61导通，从而实现由主控控制器112对变桨电机107的松闸控制。

方式二：

如图7所示，本发明具体实施例提供的松闸控制系统包括：松闸电磁阀408、继电器502、冗余继电器404、第一松闸支路71和第二松闸支路72；另外，本发明具体实施例中的松闸控制系统还包括变桨驱动器401，以及刹车继电器402，变桨驱动器401和刹车继电器402的具体设置方式与现有技术类似，这里不再赘述。

如图7所示，第一松闸支路71设置有常闭触点503和第一常开触点405；

第二松闸支路72与第一松闸支路71并联连接，并设置有第二常开触点406；

冗余继电器404与继电器502并联设置，松闸电磁阀408的一端与继电器502的输出端和冗余继电器404的输出端电连接，另一端通过并联连接的第一松闸支路71和第二松闸支路72与恒压电源(如图中24v的电源)电连接；

常闭触点503、第一常开触点405和第二常开触点406均与主控控制器112电连接；

主控控制器112用于控制继电器502的输入端501的信号，以及控制冗余继电器404的输入端403的信号，使得继电器502和冗余继电器404得电，并控制第二常开触点406闭合，控制第一常开触点405断开，控制常闭触点503断开；这时同时控制第一常开触点405和常闭触点503断开，以确保第一松闸支路71断开，避免与第二松闸支路72完全短接。

当然，本实施方式中，也可以由变桨控制器109控制第一常开触点405断开，本发明具体实施例选用主控控制器112控制第一常开触点405断开，这样，不需要变桨控制器109工作，也能完成对第一常开触点405的控制。

如图7所示，本发明具体实施例提供的松闸控制系统的控制逻辑为：

当电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源出现异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况导致叶片无法收桨时，主控控制器112控制继电器502和冗余继电器404得电，其中，常闭触点503是继电器502的常闭触点，主控控制器112控制常闭触点503断开，主控控制器112控制第二常开触点406闭合，这时第二松闸支路72导通，从而实现由主控控制器112对变桨电机107的松闸控制。

本发明具体实施例中常闭触点503的效果是：能在冗余继电器404得电时，防止刹车继电器402的触点动作，同时，常闭触点503又能使变桨系统在正常运行时，松闸和抱闸的控制不受冗余继电器404的影响；本发明具体实施例由主控控制器112控制冗余继电器404的优点是：当变桨系统plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)故障，或后备电源故障，或变桨驱动器401故障后，仍可以实现正常收桨。

另外，本发明具体实施例由主控控制器112控制常闭触点503断开，从而关断第一松闸支路71，防止在变桨系统异常的情况下，第一常开触点405不能正常断开。

另外，本发明具体实施例若采用变桨控制器109控制第一常开触点405断开，能够防止主控控制器112程序出错时，第一松闸支路71和第二松闸支路72完全短接。

实施例三：

本发明具体实施例三以低压发电机301设置在机舱32内，该低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，且该低压发电机301为交流发电机为例进行介绍。

本发明具体实施例中的风力发电机组的变桨系统33包括充电机209、变桨控制器109和变桨电机107。

如图8所示，本发明具体实施例中低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与电网输入侧207的三相线路电连接，用于为充电机209提供电能。

可选地，本发明具体实施例二提供的风力发电机组还包括松闸控制系统，用于在主控控制器112的控制下，使得变桨电机107松闸。

本发明具体实施例三的工作原理为：

(1)正常情况下：

主控控制器112控制常开触点303断开，此时低压发电机301不为充电机209提供电能，风力发电机组的工作过程与现有技术相同，这里不再赘述。

(2)当电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源出现异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况导致叶片无法收桨时：

主控控制器112通过与变桨控制器109的通信数据，以及主控控制器112对电网信息的检测，控制常开触点303闭合(接通)；其中，主控控制器112的工作电源由主控系统的ups提供。

由于低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，所以当风力发电机的叶片处于旋转状态时，风力发电机的高速轴和/或低速轴会带动低压发电机301旋转发电，当常开触点303闭合后，低压发电机301输出的电压接入到充电机209中，为变频器203提供工作电源，同时为直流电源204提供工作电源，此时变桨控制器109能够正常工作，变桨系统33在变桨控制器109的控制下，控制变桨电机107运行，进而驱动叶片收桨。

另外，本发明具体实施例三也可以是主控控制器112通过滑环113控制松闸控制系统，使得变桨电机107松闸，主控控制器112控制松闸控制系统的具体方式与上述实施例二相同，这里不再赘述。

实际生产过程中，本发明具体实施例三优选采用变桨控制器109控制，具体控制过程可参见实施例一，与采用主控控制器112相比，采用变桨控制器109控制不需要设置本发明具体实施例中的松闸控制系统。

当叶片转速降低到一定值时，一方面，由于叶片转速降低而使得低压发电机301的转速降低，进而使得该低压发电机301输出的电压降低，不足以为充电机209提供工作电源，这时使得变桨控制器109和变桨电机107停止运行。

另一方面，由于主控控制器112自身可以检测风力发电机的转速值，以及可以通过与变桨系统的通信检测叶片的桨距角，所以当主控控制器112检测到风力发电机的转速值降低到一定在，和/或叶片的桨距角大于安全位置时(例如大于65度)，主控控制器112可以控制常开触点303断开，使充电机209的供电电压断开，从而使变桨电机107停止运行并抱闸。

实施例四：

本发明具体实施例四以低压发电机301设置在机舱32内，该低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，且该低压发电机301为交流发电机为例进行介绍。

本发明具体实施例中的风力发电机组的变桨系统33包括充电机209、变桨控制器109和变桨电机107。

本发明具体实施例中低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与变桨电机107的三相线路电连接，用于为变桨电机107提供电能，具体连接方式可以参见图5所示。

较佳地，本发明具体实施例四提供的风力发电机组还包括松闸控制系统，用于在主控控制器112的控制下，使得变桨电机107松闸。

本发明具体实施例四的工作原理为：

(1)正常情况下：

主控控制器112控制常开触点303断开，此时低压发电机301不为变频器203和直流电源204提供电能，风力发电机组的工作过程与现有技术相同，这里不再赘述。

(2)当电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源出现异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等异常情况导致叶片无法收桨时：

主控控制器112通过与变桨控制器109的通信数据，以及主控控制器112对电网信息的检测，控制常开触点303闭合(接通)；其中，主控控制器112的工作电源由主控系统的ups提供。

由于低压发电机301的输入端与高速轴和/或低速轴连接，所以当风力发电机的叶片处于旋转状态时，风力发电机的高速轴和/或低速轴会带动低压发电机301旋转发电，当常开触点303闭合后，低压发电机301输出的电压接入到变桨电机107中，为变桨电机107提供工作电源；同时，主控控制器112通过滑环113控制松闸控制系统，使得变桨电机107松闸，主控控制器112控制松闸控制系统的具体方式与上述实施例二相同，这里不再赘述。

当叶片转速降低到一定值时，一方面，由于叶片转速降低而使得低压发电机301的转速降低，进而使得该低压发电机301输出的电压降低，不足以为变桨电机107提供工作电源，这时使得变桨电机107停止运行。

另一方面，由于主控控制器112自身可以检测风力发电机的转速值，以及可以通过与变桨系统的通信检测叶片的桨距角，所以当主控控制器112检测到风力发电机的转速值降低到一定在，和/或叶片的桨距角大于安全位置时(例如大于65度)，主控控制器112可以控制常开触点303断开，使变桨电机107的供电电压断开，从而使变桨电机107停止运行并抱闸。

实施例五：

本发明具体实施例中的低压发电机301设置在轮毂106内，低压发电机301通过轮毂106的旋转进行发电，从而为变桨系统33提供电能；本发明具体实施例五中的低压发电机301可以为直流发电机，也可以为交流发电机。

较佳地，本发明具体实施例五中的低压发电机301的输出端通过常开触点303与滑环113电连接；主控控制器112与常开触点303电连接，用于控制常开触点303。

本发明具体实施例五中的低压发电机301输出的电压可以为变频器203，以及直流电源204提供工作电源，具体方式可参照上述实施例一；当然，本发明具体实施例五中的低压发电机301输出的电压还可以为变桨电机107提供工作电源，具体方式可参照上述实施例二和实施例四；当然，本发明具体实施例五中的低压发电机301输出的电压还可以为充电机209提供工作电源，具体方式可参照上述实施例三。

具体地，本发明具体实施例五中的低压发电机301可以设置在轮毂106圆心处，而由于轮毂106的圆心处一般设置有导电滑环，所以在轮毂106圆心处设置低压发电机301不太方便，这种设置方式仅仅最为本发明的被选方案，实际生产过程中，本发明具体实施例可以将低压发电机301设置在轮毂106内的其余位置。

基于同一发明构思，本发明具体实施例还提供了一种采用上述风力发电机组的顺桨方法，如图9所示，该方法包括：

s901、控制低压发电机301与变桨系统33电连接，使得低压发电机301为变桨系统33提供电能；

s902、控制变桨系统33包括的变桨电机107的运行，以驱动叶片114收桨，使得该叶片114的桨距角大于预设角度值(如大于65度)。

较佳地，本发明具体实施例上述步骤s901中，控制低压发电机301与变桨系统33电连接，包括：主控控制器112控制常开触点303闭合，使得低压发电机301的输出端通过常开触点303与滑环113电连接，具体可参见图4、图5和图8所示。

具体地，本发明具体实施例上述步骤s901中，控制低压发电机301与变桨系统33电连接，具体包括：当低压发电机301为直流发电机时，主控控制器112控制常开触点303闭合，使得低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与变频器203电连接，具体可参见图4所示；或，主控控制器112控制常开触点303闭合，使得低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与变桨电机107电连接，具体可参见图5所示。

具体地，本发明具体实施例上述步骤s901中，控制低压发电机301与变桨系统33电连接，具体包括：当低压发电机301为交流发电机时，主控控制器112控制常开触点303闭合，使得低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与变桨电机107电连接，具体可参见图5所示；或，主控控制器112控制常开触点303闭合，使得低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与电网输入侧207的三相线路电连接，具体可参见图8所示。

较佳地，本发明具体实施例上述步骤s902中，控制变桨系统33包括的变桨电机107的运行，包括：

当低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与变频器203电连接；或，低压发电机301的输出端依次通过常开触点303、滑环113与电网输入侧207的三相线路电连接时，变桨系统33包括的变桨控制器109控制变桨电机107的运行，具体控制过程可参见上述实施例一和实施例三；以及

当低压发电机301的输出端依次通过常开触303)、滑环113与变桨电机107电连接时，主控控制器112通过滑环113控制变桨电机107松闸，具体控制过程可参见上述实施例二和实施例四。

基于同一发明构思，本发明具体实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有上述风力发电机组的顺桨方法对应的程序。

本技术领域技术人员可以理解，本发明包括涉及用于执行本申请中所述操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、cd-rom、和磁光盘)、rom(read-onlymemory，只读存储器)、ram(randomaccessmemory，随即存储器)、eprom(erasableprogrammableread-onlymemory，可擦写可编程只读存储器)、eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

综上所述，本发明具体实施例提供的一种风力发电机组，该风力发电机组具有如下有益效果：

第一、在电网掉电、充电机异常、变桨系统的后备电源异常、电网波动导致器件损坏或烧毁等紧急情况下，使用风力发电机在叶片旋转过程中所产生旋转力驱动本发明具体实施例设置的低压发电机发电，产生的电能为变桨系统的工作提供工作电源，从而驱动叶片顺桨到安全位置。具体地，低压发电机输出的电压经过常开触点、滑环，与变桨系统的相关部位电连接。

第二、在变桨系统出现紧急故障后，通过本发明具体实施例设置的低压发电机为变桨电机提供工作电源，主控控制器控制变桨电机松闸，并驱动叶片顺桨到安全位置。

第三、由于本发明具体实施例设置的低压发电机利用叶片自身的旋转力进行发电，所以不需要增加额外的储能或机械装置，系统结构简单，成本低，且便于改造和实现。

第四、当叶片转速下降到一定转速时，本发明具体实施例设置的低压发电机输出的电能较小，从而自动停止给变桨系统提供电能；同时，当叶片顺桨到安全位置后，也可以通过主控控制器控制常开触点断开，为变桨系统断电。具体地，本发明具体实施例设置的低压发电机输出的直流电压，可以直接输入到变桨电机中，也可以输入给变桨系统包括的变频器和直流电源中；本发明具体实施例设置的低压发电机输出的交流电压，可以直接输入到变桨电机中，也可以输入给变桨系统包括的充电机中。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。