[发明专利]一种风力发电变桨控制系统

说明书

本发明提供一种风力发电变桨控制系统，其包括一个充电控制柜，三个并联的变桨控制单元。该充电控制柜包括功率部分和控制部分，功率部分集成有防浪涌保护器，功率部分一端与风力发电机组的主控滑环三相功率线连接，另一端输出四路直流电源，其中三路与三个变桨控制单元中的超级电容分别相连，为超级电容充电，另外一路作为备份与其他三路相连，控制部分接收风力发电机组主控的指令，经运算后下发控制命令给三个变桨控制单元；三个并联的变桨控制单元，相互独立地控制各自对应的永磁同步电机，分别接收来自充电控制柜的指令并根据指令执行风力发电机组的变桨距操作，实现桨叶独立动作。该控制系统可靠性高。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种充电控制柜的变桨控制系统。

背景技术

风能资源是可再生清洁能源之一，我国从内陆到沿海风能蕴藏丰富。风力发电机组的装机容量越来越大大，小桨叶向大桨叶逐渐发展。目前，风力发电行业中的风力发电机组多采用电动变桨距控制系统，变桨控制系统接收风机主控指令，控制桨叶角的位置，保证风力发电机组的安全运行。

电动变桨控制系统主要为三轴柜设计，三个轴柜具有几乎相同的功能和结构，每个轴柜配有同样规格的独立或集成在驱动器中的充电模块，同时每个轴柜配置独立或集成在驱动器中的的PLC模块。充电模块作为变桨控制系统中的重要部件，将400VAC整流成系统要求的DC输出，为变桨轴柜后备电源(超级电容)充电和驱动模块供电。PLC模块是变桨控制系统中的控制中心，实现变桨系统的逻辑控制、信号采集、故障诊断等功能。

随着风电行业的发展，尤其是海上风电发展迅速，现有变桨技术在大容量发电机组存在以下问题：(1)可靠性不高；(2)成本太高；(3)远程维护能力差。基于此对现有变桨控制系统提出了新的设计要求，采用高集成度和高稳定性的优化设计方案，已经成为了各变桨控制系统厂家一致努力的目标。对三轴独立的充电模块、PLC控制模块进行集成化设计，可以优化现有的变桨控制系统结构，降低成本，增强可靠性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可靠性高、冗余设计且可以进行远程简易维护的风力发电变桨控制系统。

本发明一种风力发电变桨控制系统，该系统包括：

一个充电控制柜，该充电控制柜包括功率部分和控制部分，功率部分集成有防浪涌保护器，功率部分一端与风力发电机组的主控滑环三相功率线连接，另一端输出四路直流电源，其中三路与三个变桨控制单元中的超级电容分别相连，另外一路作为备份与其他三路相连，控制部分接收风力发电机组主控的指令，经运算后下发控制命令给三个变桨控制单元；

三个并联的变桨控制单元，相互独立地控制各自对应的永磁同步电机，分别接收来自充电控制柜的指令并根据指令执行风力发电机组的变桨距操作，实现桨叶独立动作；充电控制柜的控制部分分三路与风力发电机组主控连接，一路是CANopen接口，经过CANopen通信防雷模块与主控滑环相连，接收主控指令并上传变桨控制系统状态故障等信息；一路是信号回路接口，包括安全链和EFC等信号，经过继电器与主控滑环相连，监视变桨控制系统运行状态；最后一路是以太网接口，经过以太网交换机后与主控滑环相连，用于程序更新。

优选地，变桨控制单元包括超级电容和变桨控制驱动器，变桨控制驱动器包括功率部分和控制部分，超级电容和变桨控制驱动器的功率部分与充电控制柜共用直流母线，变桨控制驱动器通过控制超级电容从DC430V到DC450V之间的充放电。

优选地，变桨控制驱动器的功率部分的驱动输出端口与永磁同步电机相连，永磁同步电机通过减速器连接桨叶轴承来控制桨叶角度，永磁同步电机包括旋转变压器和制动器。

优选地，所述永磁同步电机可选地包括编码器，其中制动器位于永磁同步电机的前端，旋转变压器或编码器位于永磁同步电机的后端，旋转变压器或者编码器与变桨控制驱动器的控制部分的编码器接口相连，制动器与变桨控制驱动器的控制部分的制动器接口相连。