一种交流变桨控制系统变桨电机刹车保护装置的制作方法

本实用新型属于风力发电机组控制领域，尤其涉及一种交流变桨控制系统变桨电机刹车保护装置。

背景技术：

目前现有的交流变桨控制系统变桨电机都是通过电机刹车来实现制动的目的。变桨电机刹车控制逻辑为：当刹车线圈的得电时，制动器松闸，变桨电机接受变桨驱动器控制指令，驱动桨叶进行变桨动作；当刹车线圈的失电时，制动器抱闸，变桨电机不再接受变桨驱动器控制指令，停止运动。刹车线圈的电源为24V电源，因此变桨控制系统设计时采用24V的电磁式继电器及其辅助触点来控制刹车线圈的得电与失电，从而控制变桨电机刹车的动作。但是由于电磁继电器主要由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成，当电磁继电器动作时，衔铁、触点簧片等运动部件存在机械运动，因此电磁继电器的使用寿命会随着衔铁、触点簧片等运动部件的机械运动次数增多而减少。一旦电磁继电器的动作次数超过设计寿命后，触点就有可能出现无法正常吸合、粘连等现象，导致电机刹车无法正常抱闸和松闸。同时，电磁式继电器没有反馈信号，因此变桨控制系统无法确认继电器内部的触点，线圈等运动部件的状态，只有当继电器出现故障后导致变桨控制系统报出故障才能进行排查。但是，控制电机刹车的继电器一旦出现故障，电机无法正常抱闸和松闸，就有可能导致风力发电机组出现严重的安全事故，如机组出现故障需要停机时，控制电机刹车的继电器出现故障，电机无法松闸，桨叶就无法顺桨，此时如果出现大风情况，就会导致机组超速，甚至飞车，严重影响风力发电机组的安全稳定运行。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种交流变桨控制系统变桨电机刹车保护装置，需要在现有变桨电机刹车控制设计方案上增加冗余保护，同时增加电磁式继电器故障的反馈信号点，现场运维人员能够及时知道继电器的运行状态，一旦出现故障能够及时更换，提高风力发电机组安全运行的稳定性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种交流变桨控制系统变桨电机刹车保护装置，所述变桨电机刹车保护装置包括驱动器AC2、刹车控制继电器4K1、冗余刹车控制继电器4K8和控制器PLC，所述控制器PLC的4K8控制输出端与所述和冗余刹车控制继电器4K8的一端连接，所述冗余刹车控制继电器4K8的另一端分别与所述驱动器AC2的刹车控制信号输出端、刹车控制继电器4K1的一端连接，所述刹车控制继电器4K1的另一端与冗余刹车控制继电器4K8的辅助触点的一端连接，所述冗余刹车控制继电器4K8的辅助触点的另一端同时与所述变桨电机刹车模块、刹车控制继电器4K1的辅助触点的一端连接，所述刹车控制继电器4K1的辅助触点的另一端与电源端连接。

所述刹车控制继电器4K1和冗余刹车控制继电器4K8以及辅助触点并联接入变桨电机刹车进行松闸和抱闸控制，变桨电机刹车控制逻辑为：线圈得电松闸，线圈失电抱闸。变桨电机刹车工作电源为24V电源。在所述刹车控制继电器4K1正常工作的情况，变桨电机刹车需要松闸时，所述驱动器AC2给出刹车松闸信号，所述刹车控制继电器4K1线圈得电，两个4K1辅助触点闭合，变桨电机刹车线圈得电松闸；变桨电机刹车需要报闸时，所述驱动器AC2停止给出刹车松闸信号，所述刹车控制继电器4K1线圈失电，两个4K1辅助触点断开，变桨电机刹车线圈失电报闸。

在所述刹车控制继电器4K1失效的情况下，变桨电机刹车需要松闸时，此时所述刹车控制继电器4K1无法控制变桨电机刹车，所述变桨控制器PLC通过监测变桨电机速度变化情况，判断所述刹车控制继电器4K1出现异常情况，同时将4K1的故障状态反馈给主控，让现场运维人员及时知道，所述变桨控制器PLC给出4K8控制输出信号，所述冗余刹车控制继电器4K8线圈得电，两个4K8辅助触点闭合，变桨电机刹车线圈得电松闸；变桨电机刹车需要报闸时，所述变桨控制器PLC停止给出4K8控制输出信号，所述冗余刹车控制继电器4K8线圈失电，两个4K8辅助触点断开，变桨电机刹车线圈失电报闸。在主刹车控制继电器失效的情况下，通过增加冗余刹车控制继电器可以继续控制变桨电机刹车，保证变桨控制系统的安全稳定运行。

本实用新型的技术构思为：对于现有变桨控制系统变桨电机刹车控制设计方案存在的问题是：控制刹车的继电器失效后没有冗余保护，同时变桨控制系统无法确认继电器的工作状态，而且一旦控制刹车的继电器失效后可能会机组超速，甚至飞车，严重影响风力发电机组的安全稳定运行。因此本实用新型提供了一种交流变桨控制系统变桨电机刹车保护装置，增加了继电器的冗余保护设计以及电磁式继电器故障的反馈信号点，提高风力发电机组安全运行的稳定性。

在刹车控制的主继电器4K1正常工作的情况下，当桨叶需要变桨动作时，驱动器AC2给出刹车松闸信号，刹车控制继电器4K1线圈得电，两个4K1辅助触点闭合，变桨电机刹车线圈得电松闸，桨叶开始变桨动作；当桨叶需要停止动作时，驱动器AC2停止给出刹车松闸信号，刹车控制继电器4K1线圈失电，两个4K1辅助触点断开，变桨电机刹车线圈失电报闸。在主继电器4K1正常工作时，冗余保护的继电器4K8不投入使用。

在刹车控制的主继电器4K1失效的情况下，当桨叶需要变桨动作时，此时继电器4K1无法控制变桨电机刹车，电机处于堵转的状态。此时，变桨控制器PLC可通过对比变桨电机实际速度和变桨控制器PLC给定的控制速度来判断所述刹车控制继电器4K1出现异常情况，同时变桨控制器PLC通过通讯方式将4K1的故障状态反馈给主控，让现场运维人员及时知道继电器4K1的故障状态并进行更换。变桨控制器PLC给出4K8控制输出松闸信号，冗余刹车控制继电器4K8线圈得电，两个4K8辅助触点闭合，变桨电机刹车线圈得电松闸；当桨叶需要停止动作时，变桨控制器PLC给出4K8控制输出抱闸信号，冗余刹车控制继电器4K8线圈失电，两个4K8辅助触点断开，变桨电机刹车线圈失电报闸。在主刹车控制继电器失效的情况下，通过增加冗余刹车控制继电器可以继续控制变桨电机刹车，同时能够将主控制继电器的故障状态反馈给主控，让现场运维人员及时知道继电器4K1的故障状态并进行更换，保证变桨控制系统的安全稳定运行。

附图说明

图1是交流变桨控制系统刹车保护装置电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参照图1，一种交流变桨控制系统变桨电机刹车保护装置，所述变桨电机刹车保护装置包括驱动器AC2、刹车控制继电器4K1、冗余刹车控制继电器4K8和控制器PLC，所述控制器PLC的4K8控制输出端与所述和冗余刹车控制继电器4K8的一端连接，所述冗余刹车控制继电器4K8的另一端分别与所述驱动器AC2的刹车控制信号输出端、刹车控制继电器4K1的一端连接，所述刹车控制继电器4K1的另一端与冗余刹车控制继电器4K8的辅助触点的一端连接，所述冗余刹车控制继电器4K8的辅助触点的另一端同时与所述变桨电机刹车模块、刹车控制继电器4K1的辅助触点的一端连接，所述刹车控制继电器4K1的辅助触点的另一端与电源端连接。

所述刹车控制继电器4K1和冗余刹车控制继电器4K8以及辅助触点并联接入变桨电机刹车进行松闸和抱闸控制，变桨电机刹车控制逻辑为：线圈得电松闸，线圈失电抱闸。变桨电机刹车工作电源为24V电源。在所述刹车控制继电器4K1正常工作的情况，变桨电机刹车需要松闸时，所述驱动器AC2给出刹车松闸信号，所述刹车控制继电器4K1线圈得电，两个4K1辅助触点闭合，变桨电机刹车线圈得电松闸；变桨电机刹车需要报闸时，所述驱动器AC2停止给出刹车松闸信号，所述刹车控制继电器4K1线圈失电，两个4K1辅助触点断开，变桨电机刹车线圈失电报闸。

在所述刹车控制继电器4K1失效的情况下，变桨电机刹车需要松闸时，此时所述刹车控制继电器4K1无法控制变桨电机刹车，所述变桨控制器PLC通过监测变桨电机速度变化情况，判断所述刹车控制继电器4K1出现异常情况，同时将4K1的故障状态反馈给主控，让现场运维人员及时知道，所述变桨控制器PLC给出4K8控制输出信号，所述冗余刹车控制继电器4K8线圈得电，两个4K8辅助触点闭合，变桨电机刹车线圈得电松闸；变桨电机刹车需要报闸时，所述变桨控制器PLC停止给出4K8控制输出信号，所述冗余刹车控制继电器4K8线圈失电，两个4K8辅助触点断开，变桨电机刹车线圈失电报闸。在主刹车控制继电器失效的情况下，通过增加冗余刹车控制继电器可以继续控制变桨电机刹车，保证变桨控制系统的安全稳定运行。