一種直驅式海上型變槳控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種直驅式海上型變槳控制系統，包括防雷系統和控制系統；所述控制系統包括PLC控制器、通訊裝置、直流電機驅動器、后備電源、直流電機、葉片以及故障診斷裝置；所述PLC控制器與直流電機驅動器電氣連接；所述PLC控制器與通信裝置通信連接；所述直流電機驅動器與直流電機的輸入端連接；所述后備電源與直流電機的輸入端連接；所述葉片安裝于直流電機上；所述PLC控制器、直流電機驅動器、通信系統、后備電源均與故障診斷裝置連接。所述裝置具備防雷功能，和全方面故障報警的診斷和保護，可以適應海上極端環境，在鹽霧、紫外線和腐蝕等惡劣條件下的正常工作。
【專利說明】
一種直驅式海上型變槳控制系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于風電機組的變槳控制技術領域，具體地，涉及一種直驅式海上型變槳控制系統。【背景技術】
[0002]海上風電由于其資源豐富、風速穩定、對環境的負面影響較少;允許機組制造更為大型化，從而可以增加單位面積的總裝機量;可以大規模開發等優勢，一直受到風電開發商的關注。
[0003]歐盟國家是海上風電的先行者，已經有10年的海上風電運行的成功經驗。我國也已經著手開發海上型風力發電，主要為近海型，一旦時機成熟，將著手推動海上風電的更大規模發展。
[0004]雖然海上開發有許多特殊制約條件，如鹽霧問題導致的防腐問題，施工問題等，但是經過對現有海上風電場與風電設備的考察發現，海上風電設備的故障率遠低于陸上。投資大和成本高將是制約海上風電開發的主要因素。但海上風電場擁有優越的風資源，不占用陸地面積等顯著優點，它的經濟價值和社會價值正得到越來越多的認可。
[0005]我國目前主要存在如下專利:
[0006]專利公開號:CN202402210U，公開了一種用于海上大功率風電機組的變槳系統，包括每個葉片上獨立的變槳驅動系統、變槳控制系統、限位開關、角度編碼器和滑環，所述的變槳驅動系統安裝在機艙前部的輪轂內，其通信和動力是通過與機艙內的主控制系統相連的滑環來實現的;所述的變槳控制系統的作用是將來自機艙內主控制系統的指令分發給各驅動器，并將角度編碼器、旋轉編碼器、限位開關和葉根傳感器檢測到的相關信號實時反饋給主控制系統。本實用新型通過在葉根安裝受力加速度傳感器檢測葉片在不同位置的不同受力并反饋給變槳控制系統，變槳控制系統給驅動系統發出相應的指令，從而達到單獨修正槳距角的大小，是完全獨立的變槳系統。然而，該系統不具備防雷功能，沒有全方面故障報警的診斷和保護，且無法解決風場電壓波動引起主機停機的難題，在驅動器出現故障時切換到直流供電，無法保證槳葉收到安全位置。【實用新型內容】
[0007]為解決上述存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種直驅式海上型變槳控制系統。
[0008]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種直驅式海上型變槳控制系統，其特征在于，包括防雷系統和控制系統;所述控制系統包括PLC控制器、通訊裝置、直流電機驅動器、后備電源、直流電機、葉片以及故障診斷裝置;所述PLC控制器與直流電機驅動器電氣連接;所述PLC控制器與通信裝置通信連接;所述直流電機驅動器包括第一旋轉變壓器、第二旋轉變壓器、減速系統和控制器;所述第一旋轉變壓器通過減速系統與直流電機連接;所述控制器采用位置環、速度環和電流環三閉環控制;所述控制器的輸入端與第一旋轉變壓器連接，輸出端與直流電機的輸入端連接;第二旋轉變壓器的輸入端與直流電機連接， 其輸出端與速度環的輸入端連接；電流環的輸出端與三相橋連接，通過三相橋控制直流電機;所述后備電源與直流電機的輸入端連接;所述葉片安裝于直流電機上;所述PLC控制器、 直流電機驅動器、通信系統、后備電源均與故障診斷裝置連接。
[0009]進一步地，所述控制系統還包括信息處理單元和外圍監測設備，所述外圍監測設備輸出端與信息處理單元輸入端連接，所述PLC控制器輸入端與信息處理單元輸出端連接； 所述信息處理單元和外圍監測設備均與故障診斷裝置連接。
[0010]另，所述防雷系統采用TT系統防雷和TN系統防雷相結合的方式。[〇〇11]另有，所述通訊裝置采用以太網或Prof ibus或CAN-BUS的通信方式。[〇〇12]再，所述葉片為三軸漿葉。
[0013] 再有，所述PLC控制器為ARM處理器。[〇〇14]且，所述故障診斷裝置采用TwinSAFE系統管理器。
[0015]本實用新型的有益效果在于:包括海上型主控系統各種防雷技術的應用，強電采用TT系統防雷和TN系統防雷相結合的方式，具有很好的防雷效果；電氣和軟件雙重安全鏈， 并采用全新的TwinSAFE系統管理器，具有很高的安全系數保障和全方面故障報警的診斷和保護，可以適應極端環境，在鹽霧、紫外線和腐蝕等惡劣條件下能正常工作;根據功能需求不同分別采用以太網、Profibus、CAN-BUS通信方式，滿足不同的通信需要;采用多軸同步的位置環、速度環和電流環的閉環控制使三軸槳葉運動及負載一致，確保風機安全穩定工作； 直流電機驅動器的交/直流供電切換系統，解決了風場電壓波動引起主機停機的難題;后備電源的設計保證了在驅動器出現故障時切換到直流供電，保證槳葉收到安全位置;還可以防止風電機組運行影響海鳥居住，保護了環境。【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型所提供的一種直驅式海上型變槳控制系統的結構圖。
[0017]圖2為本實用新型所提供的一種直驅式海上型變槳控制系統的直流電機驅動器和直流電機的結構圖。【具體實施方式】
[0018]以下實施例用于說明本實用新型，但不能用來限制本實用新型的范圍。
[0019]參照圖1?圖2,本實用新型所提供的一種直驅式海上型變槳控制系統，包括:防雷系統和控制系統;所述控制系統包括PLC控制器、通訊裝置、直流電機驅動器、后備電源、直流電機、葉片以及故障診斷裝置;所述PLC控制器與直流電機驅動器電氣連接;所述PLC控制器與通信裝置通信連接;所述直流電機驅動器包括第一旋轉變壓器、第二旋轉變壓器、減速系統和控制器;所述第一旋轉變壓器通過減速系統與直流電機連接;所述控制器采用位置環、速度環和電流環三閉環控制;所述控制器的輸入端與第一旋轉變壓器連接，輸出端與直流電機的輸入端連接;第二旋轉變壓器的輸入端與直流電機連接，其輸出端與速度環的輸入端連接；電流環的輸出端與三相橋連接，通過三相橋控制直流電機;所述后備電源與直流電機的輸入端連接;所述葉片安裝于直流電機上;所述PLC控制器、直流電機驅動器、通信系統、后備電源均與故障診斷裝置連接。
[0020]進一步地，所述控制系統還包括信息處理單元和外圍監測設備，所述外圍監測設備輸出端與信息處理單元輸入端連接，所述PLC控制器輸入端與信息處理單元輸出端連接； 所述信息處理單元和外圍監測設備均與故障診斷裝置連接。
[0021]另，所述防雷系統采用TT系統防雷和TN系統防雷相結合的方式。[〇〇22]另有，所述通訊裝置采用以太網或Prof ibus或CAN-BUS的通信方式。[〇〇23]再，所述葉片為三軸漿葉。[〇〇24] 再有，所述PLC控制器為ARM處理器。[〇〇25]且，所述故障診斷裝置采用TwinSAFE系統管理器。
[0026]本實用新型包括海上型主控系統各種防雷技術的應用，強電采用TT系統防雷和TN 系統防雷相結合的方式，具有很好的防雷效果；電氣和軟件雙重安全鏈，并采用全新的 TwinSAFE系統管理器，具有很高的安全系數保障和全方面故障報警的診斷和保護，可以適應極端環境，在鹽霧、紫外線和腐蝕等惡劣條件下能正常工作;根據功能需求不同分別采用以太網、Profibus、CAN-BUS通信方式，滿足不同的通信需要;采用多軸同步的位置環、速度環和電流環的閉環控制使三軸槳葉運動及負載一致，確保風機安全穩定工作;直流電機驅動器的交/直流供電切換系統，解決了風場電壓波動引起主機停機的難題;后備電源的設計保證了在驅動器出現故障時切換到直流供電，保證槳葉收到安全位置;還可以防止風電機組運行影響海鳥居住，保護了環境。[〇〇27]本實用新型所提供的一種直驅式海上型變槳控制系統的使用方式如下:PLC控制器控制直流電機驅動器的工作，通過直流電機驅動器驅動直流電機，帶動電機上的葉片旋轉。所述直流電機驅動器的第一旋轉變壓器用于測量所述關節的位置信息，所述第二旋轉變壓器用于測量所述電機的轉子位置，所述電機的轉子位置用于計算電機的速度信息作為速度反饋，形成電機的速度環控制，所述控制器根據所述電機的定位要求的控制精度和所述齒隙設置位置環的期望值，所述關節的位置信息經反饋后通過所述控制器的位置環調節，所述位置環的輸出值作為速度環的期望值，所述速度環的期望值與電機速度反饋值比較后，經速度環調節，將所述速度環的輸出值作為電流環的期望值，最后經電流環和三相橋的調節，完成三閉環控制，讓電機運行到期望位置。PLC控制器通過通訊裝置和遠處基站取得聯系。當有異物經過時，通過信息處理單元對外圍監測設備的信息做出快速處理，把模擬信號轉化成電信號并通過PLC控制器作出制動命令，減緩葉片轉。當遭遇雷擊時，防雷系統引導雷電，避免其對控制系統造成直接傷害。
[0028]需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍中。
【主權項】
1.一種直驅式海上型變槳控制系統，其特征在于，包括防雷系統和控制系統;所述控制 系統包括PLC控制器、通訊裝置、直流電機驅動器、后備電源、直流電機、葉片以及故障診斷 裝置;所述PLC控制器與直流電機驅動器電氣連接;所述PLC控制器與通信裝置通信連接;所 述直流電機驅動器包括第一旋轉變壓器、第二旋轉變壓器、減速系統和控制器;第一旋轉變 壓器通過減速系統與直流電機連接;所述控制器采用位置環、速度環和電流環三閉環控制； 所述控制器的輸入端與第一旋轉變壓器連接，輸出端與直流電機的輸入端連接;第二旋轉 變壓器的輸入端與直流電機連接，其輸出端與速度環的輸入端連接；電流環的輸出端與三 相橋連接，通過三相橋控制直流電機;所述后備電源與直流電機的輸入端連接;所述葉片安 裝于直流電機上;所述PLC控制器、直流電機驅動器、通信系統、后備電源均與故障診斷裝置 連接。2.根據權利要求1所述的一種直驅式海上型變槳控制系統，其特征在于，所述控制系統 還包括信息處理單元和外圍監測設備，所述外圍監測設備輸出端與信息處理單元輸入端連 接，所述PLC控制器輸入端與信息處理單元輸出端連接;所述信息處理單元和外圍監測設備 均與故障診斷裝置連接。3.根據權利要求1所述的一種直驅式海上型變槳控制系統，其特征在于，所述防雷系統 采用TT系統防雷和TN系統防雷相結合的方式。4.根據權利要求1所述的一種直驅式海上型變槳控制系統，其特征在于，所述通訊裝置 采用以太網或Prof ibus或CAN-BUS的通信方式。5.根據權利要求1所述的一種直驅式海上型變槳控制系統，其特征在于，所述葉片為三 軸漿葉。6.根據權利要求1所述的一種直驅式海上型變槳控制系統，其特征在于，所述PLC控制 器為ARM處理器。7.根據權利要求1所述的一種直驅式海上型變槳控制系統，其特征在于，所述故障診斷 裝置采用TwinSAFE系統管理器。
【文檔編號】F03D17/00GK205689360SQ201620453527
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月18日 公開號201620453527.4, CN 201620453527, CN 205689360 U, CN 205689360U, CN-U-205689360, CN201620453527, CN201620453527.4, CN205689360 U, CN205689360U
【發明人】孫志國
【申請人】蘇州能健電氣有限公司