[发明专利]变桨距系统串励直流电机超速保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组中的电动变桨距系统串励直流电机电机的保护装置。

背景技术

随着风力发电机组容量的增大，大型风电机组的变桨距控制技术已经成为了风力发电中的一项关键技术。变桨距系统是风力发电机组的功率调节器，主要作用是在风速较大时调节桨距角使得风力机发电功率不超过额定功率，转速不超过允许最大转速。此外，变桨距系统一个重要作用就是充当风力发电机组的“刹车系统”，当风力发电机组出现故障或者电网故障时，变桨系统使叶片迅速顺桨，起到气动制动的效果。

串励直流电动机在变桨距系统中有其特殊的优势，广泛应用在变桨距系统中。串励直流电机在变桨距系统中的优势包括：1)启动转矩大，适合于驱动叶片这种大惯量负载；2)低速时转矩特性较好；3)采用直流串励电机可以在电网停电时通过将蓄电池直接投到电机上实现安全顺桨，而不需要额外的控制，可靠性高。

在变桨距系统出现某些故障时，如电网故障、电机驱动器故障、安全链断开等，变桨距电机需要由蓄电池供电驱动叶片转到顺桨位置。在这种情况下，蓄电池直接接到串励直流电机的两端，在这期间串励直流电机的负载转矩不是恒定值，负载转矩可能很小，甚至为负值。由串励直流电机固有机械特性曲线知，负载转矩较小或负的负载转矩时串励直流电机转速会很高，超出设计的最高转速，称之为“飞车”现象。

发明内容

本发明的目的主要是解决串励直流变桨电机在蓄电池直接供电顺桨时的超速问题，提供一种串励直流电机超速保护的电路。

本发明采用功率电阻增大励磁电流的方法限制电机超速，能够有效防止基于串励直流电机的变桨距系统在紧急顺桨时的“飞车”故障。

本发明采用以下技术方案：

本发明由并联在串励直流电机电枢端的一个功率电阻、三个功率二极管和接触器组成。第一功率二极管的正极与励磁绕组的负极相连，第一功率二极管的负极与电枢绕组的正极相连；第二功率二极管的正极与第一功率二极管的负极相连，第二功率二极管的负极连接到励磁绕组的正极；第三功率二极管的负极连接励磁绕组的正极，第三功率二极管的正极连接接触器，第三功率二极管的负极又和第二功率二极管的负极相连接；功率电阻的一端连接到第一功率二极管的正极，功率电阻的另一端还连接到接触器，另一端连接到励磁绕组的负极。

当蓄电池组供电紧急顺桨时，接触器闭合，功率电阻并联到所述的串励直流电机电枢两端，若串励直流电机的反电动势小于蓄电池电压，则第二功率二极管截止，第一功率二极管和第三功率二极管导通，励磁电流为电枢电流i_a与功率电阻的电流i_Rp之和，即：

if=ia+iRP---(1)]]>

由公式(1)看出，加入功率电阻后增大了励磁电流，从而降低了串励电机的转速。若串励直流电机反电动势大于蓄电池电压，第一功率二极管和第三功率二极管截止，第二功率二极管导通，串励直流电机发电运行，此时电枢电流i_a、功率电阻的电流i_Rp和励磁电流i_f大小相等。串励电机发出的电功率消耗在功率电阻上，从而降低了电机的转速。

本发明能够有效地抑制串励直流电机在紧急顺桨时的转速，防止发生超速现象。

附图说明

图1本发明电气原理图，图中：R_P功率电阻，V1第一功率二极管，V2第二功率二极管，V3第三功率二极管，101励磁绕组，102电枢绕组，2蓄电池组；

图2蓄电池供电顺桨时等效电气原理图；

图3串励直流电机机械特性曲线比较图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的工作原理和过程。