[发明专利]一种电动顺桨控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于风力发电设备技术领域，特别涉及一种电动变桨系统的顺桨控制系统。

背景技术

安全链是风机的最后一道保护，由轮毂急停、塔基急停、机舱急停、震动检测、主轴超速、偏航限位开关串连组成，当这些串连在一起的部分有一个出现问题，整个串连回路都会断开。一旦风机安全链断开，风机就会报紧急停机，此时就由电源驱动桨叶实现快速顺桨，利用桨叶的空气动力特性实现气动刹车，使风机叶轮停转，实现安全停机。

为了增加对风机的保护，顺桨系统一般都要配备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机。

而直流电机以其无级调速，低速性能好，结构简单、控制精度高，响应快，因而被广泛应用于风力发电变桨系统中。尤其是串励直流电机起动力矩大，对于转动重达数吨﹑直径数十米的叶片非常有好处。

但这种方式的缺点是只能依靠电池工作，一旦电池损坏或其它原因导致电池无法放电，风机就无法正常顺桨，增加了风机非在紧急故障情况下无法停机而导致“飞车”的风险。

发明内容

有鉴于现有技术上的缺陷，本发明提供了风机在发生安全链故障后，启动紧急顺桨系统时，即触发安全链EFC信号(Emergency Feathering Control)时，在顺桨电路中先用直流供电驱动顺桨，再用交流电源作为备用电源驱动顺桨的方式。

安全链EFC信号为：安全链故障时触发的紧急顺桨控制信号，由机舱通过滑环轮毂提供，为24V电压带电常闭回路设计，未发生安全链故障时，该回路闭合，即安全链EFC信号输出24V高电平；当发生安全链故障时，该回路断开，也即，安全链EFC信号输出0V低电平，此时执行顺桨动作。

一种电动顺桨控制方法，由直流电源供电的直流顺桨电路和由交流电源供电的交流顺桨电路，当检测到安全链故障后，触发EFC信号，紧急顺桨控制继电器K1断开，同时不切断为轮毂内提供的交流驱动电源，系统首先利用直流电源供电，驱动直流电路顺桨，延时一段时间后，检测顺桨是否成功，如果该直流电源驱动顺桨失败，交流电路接通，由交流电源驱动顺桨，延时一段时间后，检测顺桨是否成功，如果该交流电源驱动顺桨也失败，再次接通直流电源，由直流电源驱动顺桨，由此一直执行由直流电源与交流电源互为备用电动顺桨控制方法，直到顺桨成功。

本发明与现有技术相比，是在原有直流顺桨电路中增加交流供电以驱动顺桨的交流电路，该交流顺桨电路由机舱通过轮毂滑环向轮毂内提供电源，当检测到安全链故障后，该交流电源进入轴控柜经变频器变频输出直流电源，与原有直流顺桨电路并连到顺桨系统的直流电机，以实现风机的电动顺桨。通过执行直流电源与交流电源互为备用的电动顺桨控制方法，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性，同时减少直流顺桨电路的使用频次，保护电池。

本发明还提供一种电动顺桨控制系统，包括直流电源、直流顺桨控制开关KM5、交流驱动电源、变频器、交流顺桨控制开关KM3、直流电机和紧急顺桨控制继电器K1，其中，直流电源和直流顺桨控制开关KM5串连后与由交流驱动电源和变频器以及交流顺桨控制开关KM3串连后的电路并连，然后连接到直流电机，交流顺桨控制开关KM3和直流顺桨控制开关KM5为互锁设计，由紧急顺桨控制继电器K1分别控制交流顺桨控制开关KM3和直流顺桨控制开关KM5的通断。

系统还包括主限位开关S1，为桨叶91度限位开关，桨叶位置达到91度，被触发，即S1断开，此外还需要一个冗余限位开关S2，当桨叶位置达到95度，被触发，即S2断开。限位开关S2在主限位开关即91度限位开关失效时可以确保变桨电机的安全制动。

当限位开关S1、限位开关S2闭合时，也即顺桨未成功时，通过不断控制紧急顺桨控制继电器K1的通断，来控制直流电源或者交流驱动电源的接通或断开，达到依照先执行直流电源驱动顺桨，再执行交流电源驱动顺桨的顺序，驱动顺桨，直到顺桨成功。

本发明与现有技术相比，通过直流电源与交流电源互为备用驱动顺桨控制方法，只要确保直流、交流顺桨电路有一路正常，则能够顺利完成风机紧急顺桨，提高风电机组的安全性，同时减少直流顺桨电路的使用频次，保护电池。

紧急顺桨控制继电器K1为24V控制继电器，由两路控制信号控制：

(1)由安全链EFC信号控制，未发生安全链故障时，EFC为高电平，紧急顺桨控制继电器导通；当发生安全链故障时，触发EFC信号(0V低电平)，则紧急顺桨控制继电器断开；