[发明专利]电动变桨控制装置和电动变桨控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电设备，尤其涉及一种电动变桨控制装置和电动变桨控制系统。

背景技术

从今后的发展趋势看，在大型风力发电机组中将会普遍采用变桨距技术。变桨距风力发电机组是指整个叶片绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角在一定范围(一般0°~90°)内变化，以便调节输出功率不超过设计容许值。随着风力发电机的单机容量的不断增大，变桨距(variable pitch blades)因其在额定风速下能提高捕获风能效率，获得最佳能量输出。

电动变桨系统是用电动机驱动风力发电机的桨叶转动。在交流伺服电动机驱动桨叶的方式下，电动变桨系统一般包括交流伺服电机、伺服驱动器、超级电容器、行星齿轮变速箱、限位开关等。超级电容器作为离线式的备用电源，需要为其同时设置充电装置和放电装置。当风力发电机需变桨时，超级电容器切换为放电模式以对电动变桨系统进行供电。由于超级电容器是离线式电源，存在切换时间，导致供电有短暂性的中断，使电动变桨系统的可靠性降低。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种电动变桨控制装置和电动变桨控制系统，不需再额外设置充电装置和放电装置，超级电容器作为在线式的备用电源，实现了主电源与备用电源的无扰切换，极大地提高了电动变桨系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种电动变桨控制装置，包括至少一用作备用电源的超级电容器，至少一用于驱动交流伺服电动机的驱动控制器，其特征在于，所述电动变桨控制装置还包括：一整流器，用于将交流电信号转变为直流电信号，为所述超级电容器充电；一逆变器，用于将直流电信号转变为交流电信号；一微处理器，用于控制所述整流器、所述逆变器、所述驱动控制器运行，实现所述电动变桨控制装置的算术运算与逻辑控制；所述整流器、所述超级电容器、所述逆变器、所述驱动控制器依次连接，所述微处理器分别与所述整流器、所述逆变器、所述驱动控制器连接。

进一步地，所述电动变桨控制装置的输入信号为工频380伏的三相交流电信号。

进一步地，所述整流器是晶闸管三相全桥整流器或脉冲宽度调制(PWM)整流器，所述逆变器是脉冲宽度调制(PWM)逆变器。

进一步地，所述逆变器的输出信号是工频220伏的三相交流电信号。

进一步地，所述整流器包括相连接的第一电压闭环反馈回路和第一电流闭环反馈回路，用于输出稳定的电压和电流，供所述超级电容器充电。

进一步地，所述第一电压闭环反馈回路包括顺次连接的第一比较器和第一PI调节器，所述第一电流闭环反馈回路包括顺次连接的第二比较器和第二PI调节器。

进一步地，所述逆变器还包括第二电压闭环反馈回路，用于输出稳定的电压，以驱动所述驱动控制器运行。

进一步地，所述第二电压闭环反馈回路包括顺次连接的第三比较器和第三PI调节器。

进一步地，所述超级电容器经充电完毕后，为在线式的备用电源。

本发明还提供了一种电动变桨控制系统，包括交流伺服电机、行星齿轮变速箱、旋转编码器、限位开关，其特征在于，所述电动变桨控制系统还包括上述的电动变桨控制装置。

本发明的有益效果在于：本发明的电动变桨控制装置包括整流器和逆变器。整流器将交流电信号转变为直流电信号，可为超级电容器充电。当需变桨时，超级电容器放电，逆变器将直流电信号转变为正弦波的交流电信号，以驱使驱动控制器运行。本发明的电动变桨控制装置不需再为超级电容器额外设置充电装置和放电装置，可以简化电动变桨控制系统的电气结构。

超级电容器作为在线式的备用电源，主电源与备用电源的切换时间可忽略不计，实现了主电源与备用电源的无扰切换，极大地提高了电动变桨系统的可靠性。

本发明的电动变桨控制装置采用了高电压(例如560伏)供电技术，整个回路的电流小，从而降低了电路元件自身的损耗。

本发明的电动变桨控制装置所包括的逆变器是PWM逆变器，可实现电压的升降。因此，电动变桨控制系统不需再包括变压器，可大幅减小系统内部的发热，提高电动变桨控制系统的整体效率。

本发明的电动变桨控制装置包括微处理器，通过嵌入式编程，实现了整个电动变桨控制装置的算术运算与逻辑控制，减少了电路元件数量，从而降低了整个装置的硬件成本。

本发明的电动变桨控制装置还包括两级闭环反馈回路，整合于整流器中，用于输出稳定的直流电压和直流电流，供超级电容器充电。

本发明的电动变桨控制装置还包括一级电压闭环反馈回路，整合于逆变器中，用于输出稳定的高质量的正弦波交流电压，以驱使驱动控制器运行。