[发明专利]大容量风电机组偏航电机的驱动系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种大容量风电机组偏航电机的驱动系统，包括受机组主控控制的3台整流器、若干台逆变器、1个制动电阻及直流母线，整流器、逆变器和制动电阻共用一个直流母线；所述的整流器、逆变器和机组主控采用一路CANOPEN总线通讯；所述的逆变器采用另一路CANOPEN总线通讯。当一台整流器故障时，主控将该整流器的电源输入断开；所述的逆变器分为主机和从机，当主机故障时，主控将一台从机设为主机，如果该主机仍出现故障则将下一台从机设为主机，以此类推，直到无法满足机舱的驱动转矩要求时，主控才报故障并对机组进行停机。

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种大容量风电机组偏航电机的驱动系统及其控制方法。

背景技术

近年来，随着风电机组尤其是海上风电机组单机容量的不断增加，机组的叶轮直径也随之越来越大，机舱和叶轮的重量也越来越重。大容量机组一般安装在海上，而这些地区经常出现的台风等恶劣风况，严重威胁着机组的安全。台风情况下风电机组一般采用实时对风或背风的方法来降低机组载荷，已便将台风对机组的危害程度降到最低，这种措施对偏航电机的驱动系统提出了更高要求，主要表现在以下几个方面：一是需要具备高可靠性及适当冗余措施；二是需要提供足够的转矩来克服偏航启动时机舱和风轮的巨大惯性和风的推力；三是在台风工况下偏航电机驱动系统要能够提供足够的动态转矩以防止机组出现偏航超速或反向偏航的情况。现有的偏航电机驱动系统一般采用直接驱动、软启动器驱动或变频器驱动，这几种方式都存在各自的缺点，比如直接启动对机组尤其是对偏航减速器和偏航齿的冲击很大；软启动器无法提供足够的启动转矩且可靠性较差；变频器尤其是多台偏航电机共用一台变频器的驱动系统的可靠性较差，且存在偏航电机出力不均的问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺点，提供一种大容量风电机组偏航电机的驱动系统及其控制方法。该驱动系统在局部故障的情况下不影响整体运行，驱动系统仍能可靠工作，尤其适用于海上大容量的风电机组。

本发明提供的技术方案为：

一种大容量风电机组偏航电机的驱动系统，其特征在于：该驱动系统包括受机组主控控制的3台整流器、若干台逆变器、1个制动电阻及直流母线，整流器、逆变器和制动电阻共用一个直流母线；所述的整流器、逆变器和机组主控采用一路CANOPEN总线通讯；所述的逆变器采用另一路CANOPEN总线通讯。

所述逆变器的数量与机组偏航电机的数量一致，逆变器的容量与偏航电机的功率相匹配。

上述大容量风电机组偏航电机的驱动系统的控制方法，当一台整流器故障时，主控将该整流器的电源输入断开；所述的逆变器分为主机和从机，当主机故障时，主控将一台从机设为主机，如果该主机仍出现故障则将下一台从机设为主机，以此类推，直到无法满足机舱的驱动转矩要求时，主控才报故障并对机组进行停机。

进一步的，该方法将驱动系统的运行状态分成待机、自动运行和故障3种状态，自动运行又分成主从模式、阻尼模式和转矩模式3种运行状态；并按如下步骤控制驱动系统：

1、驱动系统上电后整流器逆变器完成自检，若主控不发任何指令则系统处于待机状态；若主控给处于待机状态下的主机发送控制指令，则系统处于自动运行状态；若待机状态下或自动运行时发生故障，则系统处于故障状态；系统在故障状态时若通过主控发送故障复位指令系统能复位，则系统退出故障状态进入待机状态；

2、偏航动作启动时驱动系统采用主从模式运行，所有的逆变器中只有一台主机接收主控的转速指令，其余的从机跟随主机的转矩和转速指令；

3、偏航启动动作完成后采用阻尼模式运行，该模式下通过主控设置两台逆变器为主机，一台主机和一台从机提供反向转矩用于阻尼作用，另一台主机和剩余的从机提供正向偏航驱动转矩；