一种开关电源装置和变桨系统控制柜的制作方法

本发明涉及一种开关电源装置和变桨系统，具体的说，是一种应用于大型风电机组的开关电源装置和变桨系统。

背景技术：

随着世界能源消耗的加快，传统能源储量的减少，大力发展新的清洁能源已成为世界各国的战略选择。风能因为具有可再生、无污染、能量大的特点，已成为最理想的清洁能源。风力发电是使用风能的重要形式。

风力发电需要使用大型风力发电机组。大型风力发电机组的变桨系统需要有稳定的电机刹车释放电源，以确保发电机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机，因此变桨系统的主交流电源和直流后备电源都要求可以作为电机刹车释放电源。

目前变桨系统的主交流电源是230V的交流电，备用电源采用超级电容提供的直流0V～430V直流电源。

变桨系统的控制器用于控制变桨电机正传或反转，进而控制风机叶片的顺桨或开桨；变桨电机制动器的可靠刹车与释放关乎风机的启动运行和停止制动的安全性和可靠性，目前直流150V级电机制动器是风电行业变桨电机制动器的主流类型。

因此，在变桨系统的控制柜中需要通过相应的电路，将主交流电源和后备电源转换为适用于变桨系统控制器和变桨电机制动器的电源。

常规的设计是在变桨系统的控制柜中应用多个继电器、接触器、开关电源及其他辅助电能元件连接成相应的电路，实现对电机刹车释放的供电及控制，在电气集成化设计与应用高速发展的今天，传统常规的设计不仅柜内元器件的安装操作复杂，而且还会影响布线工艺，甚至存在安全隐患。

技术实现要素：

为了解决上述大型风电机组变桨系统电机刹车释放电源的柜内元器件安装操作发复杂的问题，本发明提供了一种开关电源装置和变桨系统。

一种开关电源装置，包括外壳，交流输入端口，备用电源输入端口，低电压直流输出端口和高电压直流输出端口；交流输入端口通过第一AC/DC整流器连接低压直流输出端口，所述交流输入端口还通过第二AC/DC整流器连接高压直流输出端口；备用电源输入端口通过第一DC/DC变换器连接低压直流输出端口，所述备用电源输入端口还通过第二DC/DC变换器连接高压直流输出端口。

所述开关电源装置的交流输入端口连接交流230V电源，备用电源输入端口连接直流0V～430V备用电源，低压直流输出端口输出24V直流电压，高压直流输出端口输出150V～220V直流电压。

在所述第一AC/DC整流器与低压输出端口之间的线路上串设有第一防反二极管，在第一DC/DC变换器与低压输出端口之间的线路上串设有第二防反二极管；

在所述交流输入端口与高压输出端口之间的线路上串设有第一电子开关，在所述备用电源输入端口与高压输出之间的线路上串设有第二电子开关。

所述开关电源装置还包括用于控制所述第一电子开关和第二电子开关的控制信号输入端口。

所述开关电源装置还包括用于连接安全链的端口，所述用于连接安全链的端口连接常开触点。

一种变桨系统控制柜，包括开关电源装置，该开关电源包括外壳，交流输入端口，备用电源输入端口，低电压直流输出端口和高电压直流输出端口；交流输入端口通过第一AC/DC整流器连接低压直流输出端口，所述交流输入端口还通过第二AC/DC整流器连接高压直流输出端口；备用电源输入端口通过 第一DC/DC变换器连接低压直流输出端口，所述备用电源输入端口还通过第二DC/DC变换器连接高压直流输出端口；

所述交流输入端口连接变桨系统的电机驱动电源，所述备用电源输入端口连接变桨系统的备用电源，所述低压直流输出接口连接变桨系统的控制器，所述高压直流输出端口连接变桨系统的电机制动器。

所述变桨系统电机驱动电源为交流230V电源，所述变桨系统的备用电源为直流0V～430V电源，低压直流输出端口输出24V直流电压，高压直流输出端口输出150V～220V直流电压。

在所述第一AC/DC整流器与低压输出端口之间的线路上串设有第一防反二极管，在第一DC/DC变换器与低压输出端口之间的线路上串设有第二防反二极管；

在所述交流输入端口与高压输出端口之间的线路上串设有第一电子开关，在所述备用电源输入端口与高压输出之间的线路上串设有第二电子开关。

所述开关电源装置还包括用于控制所述第一电子开关和第二电子开关的控制信号输入端口。

所述开关电源装置还包括用于连接安全链的端口，所述用于连接安全链端的口连接常开触点。

直流150V级电机制动器是当前风电行业变桨电机制动器的主要类型，备用电源采用由超级电容提供的0V～430V直流电源，变桨系统控制器电源一般都是24V的直流电源。

通过对控制信号输入端口输入相应的信号，可以控制所述继电器的工作状态，从而选择变桨系统采用手动变桨运行方式还是自动变桨运行方式。

安全开关保证了所述开关电源装置使用的可靠性，防止损坏的开关电源装置接入变桨系统而出现事故。

本发明提供的开关电源装置和变桨系统，适用于风力发电的大型风电机 组，避免了传统常规的设计柜内元器件安装操作复杂的问题；同时减少了柜内裸露的电线和元器件，减少了安全隐患。

附图说明

图1是本发明中开关电源装置实施例的外观图，同时也是本发明中变桨系统控制柜实施例中开关电源装置的外观图；

图2是本发明中开关电源装置实施例的电路图，同时也是本发明中变桨系统控制柜实施例中开关电源装置的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

变桨系统控制柜实施例

一种变桨系统控制柜，包括开关电源装置。如图1所示，该开关电源装置包括外壳10，外壳10上有一个交流输入端口11，一个备用电源输入端口12，一个控制信号输入端口13，一个低电压直流输出端口21，一个高电压直流输出端口22和一个安全开关连接端口23。电路图如图2所示，交流输入端口11串接着一个第一AC/DC整流器1和一个防反二极管5后连接低电压直流输出端口21，该交流输入端口11还通过串接一个第一继电器开关7和一个第二AC/DC整流器4后连接高压直流输出端口22；所述备用电源输入端口12串接一个第一DC/DC转换器2和第二防反二极管6后连接低电压直流输出端口21，该备用电源输入端口还通过串接一个第二DC/DC转换器3和第二继电器开关8后连接高压直流输出端口22。安全继电器连接端口23连接安全继电器开关9。

所述开关电源装置的交流输入端口11连接变桨系统的交流230V电机驱动电源，备用电源端12口连接直流备用电源，低压输出端口21连接变桨系统控制器，高压输出端口22连接变桨系统制动器，安全开关端口23连接变桨系统的安全链。

所述的防反流二极管5和防反流二极管6的作用是防止电流反向流动对第 一AC/DC整流器1或第一DC/DC变换器2造成损坏。

所述第一继电器开关7和第二继电器开关8的作用是变桨系统的变桨运行模式，当第一继电器开关7闭合时，变桨系统是手动变桨运行模式，当第二继电器开关8闭合时，变桨系统是自动变桨运行模式。第一继电器开关7和第二继电器开关8的工作状态由控制信号输入端口13接受的信号控制，两者之间是互斥的逻辑关系，在同一时间最多只能有一个闭合。

在本实施例中第一继电器开关7和第二继电器开关8采用的是继电器开关，作为本发明的其他实施方式，可以采用其他可远程控制的电子开关。

安全继电器开关9通过安全开关端口23串接入变桨系统的安全链，当AC/DC整流器1和DC/DC变换器2都可以正常工作时，安全继电器开关9继电器闭合，否则断开。当安全继电器开关9断开时，风机不允许开启或要求停止动作。

在本实施例中，安全开关端口23连接的是安全继电器开关9，作为本发明的其他实施方式，安全继电器9可以采用其他的常开触点开关。

作为其他实施方式，所述安全开关端口23和安全继电器开关9可以集成在变桨系统的其他装置上。

使用时，交流输入端口11连接变桨系统的交流230V电机驱动电源，备用电源接口12连接0V～430V的备用电源，则低压直流输出端口21输出24V直流电压，为变桨系统控制器供电，高压直流输出端口输22出150V～220V的直流电压，为电机变桨制动器供电。当变桨系统提供的230V交流电压正常工作时，第一AC/DC整流器1输出的电压略大于第一DC/DC变换器2输出的电压，开关电源装置采用第一AC/DC整流器1为低压直流输出端口21提供24V直流电源；当变桨系统的交流230V电机驱动电源异常工作时，第一DC/DC变换器2输出的电压大于第一AC/DC整流器1的输出电压，开关电源装置采用第一DC/DC变换器2为低压直流输出端口21提供24V直流电源。

开关电源装置实施例

一种开关电源装置，该开关电源装置与上述变桨系统控制柜实施例中的开关电源装置相同，上文已经做了详细介绍，在这里不多做说明。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。