[发明专利]一种共母线多传动变桨电机驱动装置

说明书

为了解决现有技术的系统电气结构复杂，成本高昂，实用性不高的问题，本发明提供了一种共母线多传动变桨电机驱动装置。其内部至少包括一个整流单元、一个母线电容组、一个充电单元、一个制动单元、多个逆变单元以及各单元的控制单元。可以接收上位控制系统的指令，根据指令同时控制多个逆变控制单元实现对多个电机的同步输出控制，实现共母线多传动的设计理念。可以有效的平衡出力，避免应力集中的问题；驱动装置的多个逆变单元可以驱动多个变桨电机，单个电机承载小，单个电机异常时其他电机出力提高可以确保变桨系统安全，提高系统的可靠性；本发明在解决了长桨叶风电机组叶根驱动齿应力集中问题的同时，还综合考虑了可维护性、综合成本等因素。

技术领域

本发明属于风力发电机组变桨距控制系统领域，尤其涉及一种共母线多传动变桨电机驱动装置。

背景技术

为降低风力发电机组的度电成本，无论是陆上或者海上的风力发电机组都呈现出大兆瓦容量以及长桨叶的发展趋势。为了适应风机大兆瓦、长桨叶的设计趋势，电动变桨控制系统采取增大变桨驱动器功率和驱动电机功率的方式，实现长桨叶的控制。增大变桨系统驱动能力可以解决大叶片的高负载问题，但是传统的单驱动出力方式会造成叶根大齿轮应力集中、单齿轮载荷较高、长期磨损容易疲劳损害，进而危及整个风机的安全运行。同时随着叶片的越来越长，负载也在持续增大，在风机轮毂这样有限的空间内，无法容纳下更大的变桨电机；大扭矩电机往往在体积和重量方面在安装和维护上带来更大的难度；大扭矩电机自身转动惯量大的情况下，输出电机动态响应慢对整机载荷也有影响。因此需要设计一种可以多传动的变桨电机驱动装置，解决大兆瓦、长叶片风机在变桨距控制领域遇到的问题。但是，多传动的变桨电机的应用同样会造成多个变桨电机的电气连接复杂，在实际的工程应用中难以实现，且多个电机之间的启停控制需要额外的低压元器件，成本高昂，经济性和实用性都较差。

例如，在中国专利文献上公开的“用于风力发电机组的变桨控制系统”，其公开号“CN 102619682 B”，公开了一种用于风力发电机组的变桨控制系统，其包括 ：主控制器、从控制器、电动机和变桨减速机，其中，主控制器与多个从控制器通过通信总线相连接，每个叶片对应一个从控制器和至少两台电动机，每台电动机带动一台变桨减速机 ；主控制器用于根据风速、发电机功率和转速计算叶片的变桨期望值 ；从控制器根据变桨期望值驱动电动机带动变桨减速机，从而带动叶片变桨。这种结构的变桨控制系统由于采用多电机驱动导致系统电气结构复杂，成本高昂，实用性不高。

发明内容

为了解决现有技术的系统电气结构复杂，成本高昂，实用性不高的问题，本发明提供了一种共母线多传动变桨电机驱动装置。

本发明解决上述问题的方案如下所述：

一种共母线多传动变桨电机驱动装置包含用于将电网输入的工频交流转换成直流电的整流单元、将整流单元输出的直流电转换为频率和幅值可变的交流电驱动变桨电机运行的逆变单元，共母线多传动变桨电机驱动系统中包含至少两个逆变单元，逆变单元通过同一条母线从整流单元得电。电网输入的工频交流电源通过整流单元整流后，形成驱动装置中的直流环节，在母线电容的配合下，作为后级充电单元和逆变单元的输入电源。多个共母线的逆变单元通过PWM控制技术，输出频率和幅值可变的交流电，驱动变桨电机按照要求运行。共母线多传动的集成式驱动装置在变桨系统整体电气原理设计方面更加简化，多个电机之间的启停控制不需要额外的低压元器件做专门的保护设计，多个电机的同步控制在该装置内部即可实现，使得系统层面设计的综合成本更具经济性；

作为优选，还包括充电单元，充电单元利用整流单元输出的直流电为外部备用电源充电，其中，外部备用电源用于在工频交流电源异常时为共母线多传动变桨电机驱动系统供电。充电单元可以为驱动装置外部备用电源充电，同时装置上有直流输入接口，用于工频交流电源异常时备用电源投入使用；

作为优选，还包括制动单元，制动单元在变桨电机减速过程中维持母线电压不超过规定值。驱动装置在控制变桨电机减速过程中，制动产生的能量会泵升母线电压，此时需要制动单元投入使用，维持母线电压不超过规定值。