专利名称：风力发电机组及其变桨距控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种用于风力发电机组的变桨距 控制装置。本实用新型还涉及一种包括上述变桨距控制装置的风力发电机组。
背景技术：
随着我国经济建设的快速发展，电能对经济建设和人们生活的影响越来越大，而 风力发电作为多种发电方式中的一种也越来越受到人们的重视。风力发电就是利用风力发电机组，把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为 电能的一种发电方式。请参考图1，图1为现有技术中一种典型的风力发电机组的结构示意图。如图1所示，现有技术中的风力发电机组包括风轮13、发电机12和塔筒11，工作 过程中，风作用在风轮I3的叶片131上，产生气动扭矩，叶片131的根部将扭矩传递给轮 毂，进而带动主轴、变速箱内的齿轮以及发电机的旋转轴旋转，产生电能，塔筒11主要用于 支撑风力发电机组的风轮13和发电机12。由于自然界中的风速是在不断地变化的，工作过程中，如果风力发电机组的叶片 的节距角状态始终不变，必然会使输入的转速不断变化，进而影响所发电能的质量；为了使 风作用到叶片上的作用力保持基本不变，进而保证输入的转速基本恒定，就需要根据风速 的大小改变风力发电机组的叶片131的节距角，变桨距装置就是为了实现上述目标而设置 的；当风速发生变化时，变桨轴承132的轴承内圈22在变浆距装置的作用下转动，带动叶片 131转动，实现叶片131的节距角的改变，保证转速的恒定输入，提高风力发电机组所发电 能的稳定性。除了上述功能以外，在风力发电机组启动的过程中，变桨距装置还可以控制叶片 的角度，以实现风力发电机组依靠风力自行启动；在风力发电机组正常或者紧急停机时，变 桨距装置控制叶片转到预定的安全位置，实现空气动力刹车，保证风机的安全停运。由于电动变桨距装置具有扭矩力较大、响应速度快、结构紧凑、能耗低、操作安静 等优点，而得到了广泛的应用。为了实现准确变桨，电动变桨距装置包括电动变桨距控制装置，现有技术中的电 动变桨距控制装置的结构主要有三种第一种包括1个中央控制柜、3个变桨电机驱动柜和3个备用电源柜，中央控制 柜内设置有控制器，变桨电机驱动柜内设置有驱动器，用于为驱动电机提供电能，备用电源 柜内设置有为电机提供备用电能的备用电源；上述中央控制柜、变桨电机驱动柜和备用电 源柜均放置于轮毂内，体积很大，使得运行维护时轮毂内的空间很小，而且重量较重，另外， 中央控制柜、各变桨电机驱动柜和备用电源柜之间通过电源线和信号线连接，连接线束和 连接接口较多，故障容易发生。第二种包括3个变桨电机驱动柜和3个备用电源柜，取消了单独设置的中央控制 柜，类似的，变桨电机驱动柜内设置有驱动器，用于为驱动电机提供电能；备用电源柜内设置有为电机提供备用电能的备用电源，而控制器设置于上述变桨电机驱动柜中的一个，各 变桨电机驱动柜和备用电源柜也设置于轮毂内，具有与第一种电动变桨距装置的结构类似 的问题。第三种仅包括3个变桨电机驱动柜，对应于同一叶片的备用电源和驱动器设置 于一个变桨电机驱动柜内，控制器设置于3个变桨电机驱动柜中的一个，3个变桨电机驱动 柜也设置于轮毂内，尽管此种方式能够在一定程度上解决体积大、重量重的问题，但是，每 个备用电源独立地为一个驱动电机提供电能，没有互换性，并且存在备用电源损坏时不能 及时提供电能的问题。因此，如何进一步减小电动变桨距装置所占用空间，降低其重量，同时提高各备用 电源之间的互换性，提高系统的可靠性，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种风力发电机组的变桨距控制装置，该变桨距控制装 置只有一个柜体，从而大大缩小了占用的空间和自身的重量，并且将控制器、驱动器和备用 电源均设置于一个柜体上，减少了元器件的数目和连接线路的数量，提高了备用电源的互 换性，提高了风力发电机组工作的可靠性。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述变 桨距控制装置的风力发电机组。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风力发电机组的变桨距控制装置，包 括柜体、控制器、三个驱动器和备用电源，所述柜体的数目为一个，各所述驱动器均设置于 所述柜体的侧板，所述控制器和所述备用电源设置于所述柜体内，所述控制器、所述驱动器 和所述备用电源通过连接电缆连接。优选地，还包括自冷凝式空调，所述自冷凝式空调安装于所述柜体的侧板。优选地，还包括电抗，所述电抗连接于所述风力发电机组的主电源和各所述驱动 器之间。优选地，还包括安装板，所述安装板设置于所述柜体的内部，且开设有多个通孔， 所述备用电源安装于所述安装板。优选地，所述驱动器为变频器。优选地，所述备用电源为超级电容器。优选地，各所述驱动器的散热器位于所述柜体的外侧。为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种风力发电机组，包括叶片和用于改 变叶片角度的变桨距控制装置，所述变桨距控制装置为上述任一项所述的变桨距控制装置。本实用新型所提供的风力发电机组的变桨距控制装置，包括柜体、控制器、三个驱 动器和备用电源，柜体的数目为一个，各驱动器均设置于柜体的侧板，控制器和备用电源设 置于柜体内，控制器、驱动器和备用电源通过连接电缆连接。柜体数量减少，并且控制器、三 个驱动器和备用电源均设置于上述柜体，缩小了变桨距控制装置的体积，从而减少了变桨 距控制装置占用的轮毂内的空间，增大了维护空间；另一方面，由于控制器、三个驱动器和 备用电源均设置于同一个柜体，就大大减少了各柜体之间的连线和所使用的低压元器件的 数量，从而降低了变桨距控制系统的制造成本，而连接点的减少也使得故障点的数目得到了减少，降低了变桨距控制系统的使用和维护成本。在一种优选实施方式中，本实用新型所提供的风力发电机组的变桨距控制装置还 包括自冷凝式空调，自冷凝式空调安装于柜体的侧板。自冷凝式空调不仅能够在避免冷却 过程中所产生的水分流入外界，造成对柜体内各部件的损坏，而且可以将柜体内的备用电 源等部件工作过程中产生的热量散放到外界环境中，保证柜体内的温湿度的恒定，防止柜 体内的各部件工作温度过高而损坏，同时，也不会降低柜体的IP防护等级，延长了柜体内 各部件的使用寿命。本实用新型所提供的风力发电机组的有益效果与变桨距控制装置的有益效果类 似，在此不再赘述。
图1为现有技术中一种典型的风力发电机组的结构示意图；图2为本实用新型一种具体实施方式
所提供的变桨距控制装置的结构示意图；图3为图2所示的变桨距控制装置的侧视图；图4为图2所示的变桨距控制装置的后视图；图5为图2所示的变桨距控制装置的俯视图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种风力发电机组的变桨距控制装置，该变桨距控制装 置只有一个柜体，从而大大缩小了占用的空间和自身的重量，并且将控制器、驱动器和备用 电源均设置于一个柜体上，减少了元器件的数目和连接线路的数量，提高了备用电源的互 换性，提高了风力发电机组工作的可靠性。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述变 桨距控制装置的风力发电机组。为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的方案，
以下结合附图和具 体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图2至图4，图2为本实用新型一种具体实施方式
所提供的变桨距控制装置 的结构示意图；图3为图2所示的变桨距控制装置的侧视图；图4为图2所示的变桨距控制 装置的后视图；图5为图2所示的变桨距控制装置的俯视图。在一种具体实施方式
中，本实用新型所提供的风力发电机组的变桨距控制装置， 包括柜体21、控制器(图中未示出)、三个驱动器22和备用电源23，其中，柜体21的数目为 一个，且设置于风力发电机组的轮毂内，各驱动器22均设置于柜体21的侧板，控制器和备 用电源23设置于柜体21内，控制器、驱动器22和备用电源23通过连接电缆连接。为方便柜体21在轮毂内的设置，如图中所示，三个驱动器22可以分别设置于柜体 21的左、右侧板和下侧板上，当然，本文所述的上下左右是指按照图2所示的位置的柜体的 上侧、下侧、左侧和右侧。风力发电机组的主电源通过滑环给柜体21内的三个驱动器22提供400V的交流 电，并为备用电源23提供400V的交流电，在正常情况下，主电源400V给驱动器22供电，三 个驱动器22分别独立驱动三个驱动电机，以实现变桨。主电源掉电后，备用电源23通过驱 动器22的直流母线供电；控制器主要肩负着接收处理备用电源23及外部传感器发送的信息，并对驱动器22的控制的作用，比如接收设在叶片处的接近开关、限位开关的信号来判 断叶片是否在工作区域之内、是否超过了工作位置，控制器经过运算后对驱动器22进行控 制，从而可单独对每个叶片的变桨角度进行调整。具体工作情况为3个叶片分别受三个驱动器22控制，其中每个叶片通过驱动电机 驱动减速器、小齿轮、和回转支承内齿圈转动，驱动器22控制驱动电机的速度，使每个叶片 在顺桨位置、工作位置之间持续的自动的变桨，而控制器根据功率得到叶片角度的参考值， 然后驱动器22控制叶片向参考值位置变桨。与现有技术中的三种变桨距控制装置相比，本实用新型所提供的得变桨距控制装 置的柜体21只有一个，数量大大的减少，并且控制器、三个驱动器22和备用电源23均设置 于上述柜体21，缩小了变桨距控制装置的体积，从而减少了变桨距控制装置占用的轮毂内 的空间，增大了维护空间；另一方面，由于控制器、三个驱动器22和备用电源23均设置于同 一个柜体21，就大大减少了各柜体21之间的连线和所使用的低压元器件的数量(现有技 术中需要三套，而本实用新型仅需要一套即可)，从而降低了变桨距控制系统的制造成本， 而连接点的减少也使得故障点的数目得到了减少，降低了变桨距控制系统的使用和维护成 本。在另一种具体实施方式
中，本实用新型所提供的风力发电机组的变桨距控制装置 还包括自冷凝式空调24，自冷凝式空调M安装于柜体21的侧板。由于自冷凝式空调内部设置有电子冷凝蒸发器，能够避免冷却过程中所产生的水 分流入外界，因此，可以避免由于水分进入柜体21或者轮毂对柜体21或者轮毂内各部件造 成损坏，同时还可以将柜体21内的备用电源23等部件工作过程中产生的热量散放到外界 环境中，保证柜体21内的温湿度的恒定，同时，也不会降低柜体的IP防护等级，防止柜体21 内的各部件工作温度过高而损坏，延长了柜体21内各部件的使用寿命。为了消除主电源中的谐波，起到整流的作用，降低工作过程中的无功功率，本实用 新型所提供的变桨距控制系统还包括电抗，电抗连接于风力发电机组的主电源和各驱动器 22之间。另一方面，为了降低变桨距控制装置的制造成本，驱动器22可以具体为变频器； 当然，由于超级电容器具有维护方便、使用寿命长、工作温度范围宽、充放电速度快等优点， 备用电源23可以为超级电容器。为了方便备用电源23的安装，在另一种具体实施方式
中，本实用新型所提供变桨 距控制装置还包括设置于柜体21内部的安装板，安装板上且开设有多个通孔，备用电源23 安装于安装板。由于安装板的设置使得柜体21内部的空间隔断，为了保证自冷凝式空调能 够对柜体21内的整个空间都起到冷却的作用，安装板上设置通孔以方便空气的流通。当 然，如果上述安装板还有剩余空间，还可以用来安装低压元器件。驱动器22在工作过程中所产生的热量较多，为保证及时散热，避免温度过高影响 驱动器22的使用寿命，各驱动器22都设置有散热器，并且为了较快地散热，同时减少驱动 器22占用的柜体22内的空间，并放置散热器干扰内部信号，可以将驱动器22的散热器设 置于柜体21的外侧。另外，为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种风力发电机组，包括叶片和 用于改变叶片角度的变桨距控制装置，变桨距控制装置为上述的变桨距控制装置，风力发电机组的其他结构与现有技术基本相同，本文不再赘述。 以上对本实用新型所提供的风力发电机组及其变桨距控制装置进行了详细介绍。 本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只 是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种风力发电机组的变桨距控制装置，包括柜体(21)、控制器、三个驱动器02)和 备用电源(23)，其特征在于，所述柜体的数目为一个，各所述驱动器0 均设置于所 述柜体的侧板，所述控制器和所述备用电源设置于所述柜体内，所述控制 器、所述驱动器0 和所述备用电源通过连接电缆连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组的变桨距控制装置，其特征在于，还包括自冷 凝式空调(M)，所述自冷凝式空调04)安装于所述柜体的侧板。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组的变桨距控制装置，其特征在于，还包括电抗， 所述电抗连接于所述风力发电机组的主电源和各所述驱动器0 之间。
4.根据权利要求1至3任一项所述的风力发电机组的变桨距控制装置，其特征在于，还 包括安装板，所述安装板设置于所述柜体的内部，且开设有多个通孔，所述备用电源 (23)安装于所述安装板。
5.根据权利要求1至3任一项所述的风力发电机组的变桨距控制装置，其特征在于，所 述驱动器0 为变频器。
6.根据权利要求1至3任一项所述的风力发电机组的变桨距控制装置，其特征在于，所 述备用电源03)为超级电容器。
7.根据权利要求1至3任一项所述的风力发电机组的变桨距控制装置，其特征在于，各 所述驱动器0 的散热器位于所述柜体的外侧。
8.一种风力发电机组，包括叶片和用于改变叶片角度的变桨距控制装置，其特征在于， 所述变桨距控制装置为权利要求1至7任一项所述的变桨距控制装置。
专利摘要本实用新型公开了一种风力发电机组的变桨距控制装置，包括柜体(21)、控制器、三个驱动器(22)和备用电源(23)，柜体(21)的数目为一个，各驱动器(22)均设置于柜体(21)的侧板，控制器和备用电源(23)设置于柜体(21)内，控制器、驱动器(22)和备用电源(23)通过连接电缆连接。本实用新型所提供的变桨距控制装置只有一个柜体，从而大大缩小了占用的空间和自身的重量，并且将控制器、驱动器和备用电源均设置于一个柜体上，减少了元器件的数目和连接线路的数量，提高了备用电源的互换性，提高了风力发电机组工作的可靠性。本实用新型还公开了一种风力发电机组。
文档编号H05K5/02GK201916118SQ201120020030
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者王建波, 王彦龙, 韩孟娟 申请人:三一电气有限责任公司