[发明专利]一种偏航电机的安全控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种偏航电机的安全控制系统及控制方法，该控制系统包括控制电路和主电路，控制电路包括安全继电器和急停开关，安全继电器具有多组输入接口，每组输入接口包括两个输入端口，至少一组的两个输入端口与急停开关串联连接并形成输入回路，其余输入接口的两个输入端口之间通过短接形成输入回路；还包括三相交流接触器，安全继电器的开关部与三相交流接触器的线包串联连接，三相交流接触器的主触点串联在偏航电机的主电路中，三相交流接触器的主触点在三相交流接触器的线包得电时闭合。本发明在需要急停或扭缆等安全情况时能有效的对偏航电机进行控制，使得偏航电机安全快速的停止工作，同时有效保证现场维护人员和机组的安全。

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，具体涉及一种偏航电机的安全控制系统及控制方法。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械能，机械能再带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机主要由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱和塔基等组成。

偏航系统是风力发电机组系统中一个重要的组成部分，偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。

大中型风力发电机组一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向；偏航系统一般包括感应风向的风向标、偏航电机、偏航行星齿轮减速器、偏航制动器（偏航阻尼或偏航卡钳）、回转体大齿轮等；其中偏航电机是偏航系统运行的动力来源，偏航电机的运行主要靠主电路来实现，主电路主要用于对偏航电机提供三相电源从而使得偏航电机启动，其工作原理具体如下：风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制系统中，控制系统经过比较处理后接通主电路并给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，回转体大齿轮是与塔筒固定在一起的，由此偏航电机通过回转体大齿轮带动机舱转动，使得风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。

现有技术中，偏航系统在实际运行中存在以下几个方面的问题：1、维护人员在风场进行现场服务时，常常会使用到手动偏航系统。比如在常规的偏航系统维护时，维护人员通常需要给偏航轴承涂抹润滑油，在这个操作过程中需要手动偏航，如果操作不当偏航轴承可能会压着维护人员的手指。一旦出现这种紧急情况，需要马上停止偏航。而目前风机设计中，主要考虑的是机组的安全。一般都将极限开关作为电缆扭转的最后一级保护。这一级保护是假设偏航计数器或者计算机控制失灵时，持续向某一方向偏航时间过长，触发极限开关，引起控制系统的安全继电器动作，停止偏航。并没有将维护人员经常使用的急停按钮作为停止偏航的保护。2、风力发电机的运行环境一般比较恶劣，而偏航变频器多采用精密的电子器件，对环境要求相对要高一些。如果在极端的低温条件下，直接启动偏航变频器，可能导致偏航变频器不能正常工作或者是损坏。3、目前偏航电机多采用软启动器控制启动，避免偏航电机启动时出现过高的尖峰电流，但是它的启动电流小，启动力矩也小。但是大功率的风电机组，尤其是海上风机机组的机舱系统质量大，所需要的偏航电机启动力矩也大，偏航软启提供的启动力矩不足以启动偏航电机。同时，软启动器只能解决偏航电机启动的问题，偏航电机的正反转，仍然需要通过PLC、接触器和继电器的切换电路控制换相，电路非常复杂，故障点多；如果出现切换不当，易出现电机损坏和火花，引起事故。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种安全有效的偏航电机控制系统，使得偏航电机能够适应风电机组运行的恶劣环境，并且适用于大功率机组，同时又能够保障风场维护人员的安全，在紧急情况下，能用维护人员熟悉的方式快速的停止偏航系统。

另外，本发明还提供一种偏航电机的控制方法，以解决偏航电机在大功率机组恶劣环境的适应性以及手动偏航紧急情况下不能安全快速的停止工作的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：