CN101892953A - 一种风力发电机组电动变桨系统 - Google Patents

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Abstract

一种风力发电机组电动变桨系统，包括第一轴伺服驱动器、第二轴伺服驱动器以及第三轴伺服驱动器三个轴伺服驱动器；第一轴伺服驱动器与第一执行单元相连，第二轴伺服驱动器与第二执行单元相连，第三轴伺服驱动器与第三执行单元相连；所述第一轴伺服驱动器或第二轴伺服驱动器或第三轴伺服驱动器作为主伺服驱动器与主控控制器相通讯；所述主伺服驱动器与作为辅伺服启动器的其他两个轴伺服驱动器相通讯；或，所述第一轴伺服驱动器、第二轴伺服驱动器和第三轴伺服驱动器与所述主控控制器均相通讯。本发明提供了一种风力发电机组电动变桨系统，用于实现减少通讯节点，降低通讯故障率。

Description

一种风力发电机组电动变桨系统
技术领域
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机组电动变桨系统。
背景技术
风能已经成为一种世界公认的清洁能源，风力发电技术正以前所未有的速度进行发展。
参见图1，该图为现有风力发电机组的电动变桨系统结构图。现有风力发电机组的电动变桨系统，包括主控控制器和变桨系统的控制部分。变桨系统的控制部分包括变桨控制器和三个轴伺服驱动器。三个轴伺服驱动器分别放置在三个轴控制柜中。
变桨控制器分别与主控控制器和三个轴伺服驱动器相通讯，变桨控制器向三个轴伺服驱动器传送主控控制器发布的指令，并且负责反馈三个轴伺服驱动器的状态给主控控制器。
由于变桨控制器作为主控控制器与三个轴伺服驱动器通讯的中间媒介，增加了通讯节点，使得通讯故障率增高。
因此，如何提供一种风力发电机组电动变桨系统，减少通讯节点，降低通讯故障率，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种风力发电机组电动变桨系统，用于实现减少通讯节点，降低通讯故障率。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
一种风力发电机组电动变桨系统，所述系统包括第一轴伺服驱动器、第二轴伺服驱动器以及第三轴伺服驱动器三个轴伺服驱动器；
第一轴伺服驱动器与第一执行单元相连，第二轴伺服驱动器与第二执行单元相连，第三轴伺服驱动器与第三执行单元相连；
所述第一轴伺服驱动器或第二轴伺服驱动器或第三轴伺服驱动器作为主伺服驱动器与主控控制器相通讯；所述主伺服驱动器与作为辅伺服启动器的其他两个轴伺服驱动器相通讯；
或，
所述第一轴伺服驱动器、第二轴伺服驱动器和第三轴伺服驱动器与所述主控控制器均相通讯。
优选地，所述主伺服驱动器与所述主控控制器通过CAN总线通讯。
优选地，所述主伺服驱动器包括控制单元和驱动单元，以及与所述辅伺服启动器相通讯的通讯单元；
所述控制单元，用于通过所述驱动单元控制与所述主伺服驱动器相连的第一或第二或第三执行单元动作。
优选地，所述第一轴伺服驱动器、第二轴伺服驱动器和第三轴伺服驱动器分别安装在三个轴伺服驱动柜中。
优选地，所述轴伺服驱动柜内还安装有与所述第一轴伺服驱动器或第二轴伺服驱动器或第三轴伺服驱动器相连的测量单元。
优选地，所述测量单元通过所述控制单元的扩展输入输出接口与所述控制单元相连。
优选地，所述测量单元用于测量柜体温度、电机温度、限位开关信号、电机编码器信号和柜内开关量辅助触点信号。
优选地，所述第一、第二、第三执行单元具体为与所述第一、第二、第三轴伺服驱动器的电机、电机风扇。
优选地，所述轴伺服驱动柜内还安装有与所述第一轴伺服驱动器或第二轴伺服驱动器或第三轴伺服驱动器相连的柜内执行机构。
通过上述方案的描述，可以看到本发明具备以下优点：
由于本发明实施例所述风力发电机组电动变桨系统，由于主控控制器与主伺服驱动器可以直接通讯，或者主控控制器与三个轴伺服驱动器直接通讯，省略的现有技术中的变桨控制器，减少了通讯节点，因此可以降低通讯故障率。
进一步，轴伺服驱动器可以包括控制单元和驱动单元，控制单元可以用于收集测量单元信息，通过驱动单元控制与轴伺服驱动器相连的执行单元动作。在变桨系统数据量较少的情况下，控制单元可以完全取代PLC(可编程)控制器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有风力发电机组电动变桨系统结构图；
图2是本发明所述风力发电机组电动变桨系统第一实施例结构图；
图3是本发明实施例所述第一轴伺服驱动器信号图；
图4是本发明所述风力发电机组电动变桨系统第二实施例结构图；
图5是本发明实施例所述主伺服驱动器信号图。
具体实施方式
本发明提供了一种风力发电机组电动变桨系统，用于实现减少通讯节点，降低通讯故障率。
参见图2和图3，图2为本发明所述风力发电机组电动变桨系统第一实施例结构图；图3是本发明实施例所述第一轴伺服驱动器信号图。
本发明第一实施例所述风力发电机组电动变桨系统，包括第一轴伺服驱动器21、第二轴伺服驱动器22以及第三轴伺服驱动器23三个轴伺服驱动器。
第一轴伺服驱动器21、第二轴伺服驱动器22以及第三轴伺服驱动器23可以分别安装在三个轴控制柜中。
第一轴伺服驱动器21与第一执行单元相连，第二轴伺服驱动器22与第二执行单元相连，第三轴伺服驱动器23与第三执行单元相连。
所述第一轴伺服驱动器21、第二轴伺服驱动器22和第三轴伺服驱动器23与所述主控控制器1均相通讯。
主控控制器1与三个轴伺服驱动器21、22、23可以分别通过CAN(串行通信协议)总线通讯。
主控控制器1分别与三个轴伺服驱动器21、22、23通讯，主控控制器1可以实时接收三个轴伺服驱动器21、22、23反馈的变桨系统状态信息，主控控制器1分别传送三个轴伺服驱动器21、22、23对应的三个桨叶的桨距角位置和变桨速度设定指令至对应的轴伺服驱动器21、22、23。
设定第一桨叶对应第一轴伺服驱动器21，第二桨叶对应第二轴伺服驱动器22，第三桨叶对应第三轴伺服驱动器23。那么，主控控制器1传送第一桨叶的桨距角位置和第一桨叶的变桨速度设定指令至第一轴伺服驱动器21。主控控制器1传送第二桨叶的桨距角位置和第二桨叶的变桨速度设定指令至第二轴伺服驱动器22。主控控制器1传送第三桨叶的桨距角位置和第三桨叶的变桨速度设定指令至第三轴伺服驱动器23。
每个轴伺服驱动器21、22、23通过分析判断自身对应的变桨系统运行状态，协调该变桨系统运行。每个轴主伺服驱动器21、22、23与主控控制器1可以通过Can总线通讯，接收主控控制器1发送的其对应的第一、第二、第三桨叶的变桨速度和位置指令。若变桨系统运行正常，对应的轴伺服驱动器21、22、23按照主控控制器1发送速度，完成该第一、第二、第三桨叶的桨距角定位功能。若变桨系统运行异常，变桨系统自动进入紧急模式，完成紧急顺桨动作。此时轴伺服驱动器21、22、23将变桨系统状态通过Can总线反馈给主控控制器1。
由于变桨系统的数据量和模拟量信号均由轴伺服驱动器21、22、23直接控制，第一、第二、第三桨叶的桨距角位置闭环直接由轴伺服驱动器21、22、23完成，提高了变桨系统运行的静态和动态性能。
下面以第一轴伺服驱动器21与主控控制器1之间的通讯为例，说明第一轴伺服驱动器21与主控控制器1之间的信号关系。
每个轴伺服驱动器21、22、23均可以包括控制单元和驱动单元。在变桨系统数据量较少的情况下，轴伺服驱动器21、22、23的控制单元可以完全取代PLC(可编程)控制器(变桨控制器)。
所述控制单元通过所述驱动单元控制与所述伺服驱动器21、22、23相连的第一或第二或第三执行单元动作。
每个轴伺服驱动柜内还可以安装有与所述第一轴伺服驱动器21或第二轴伺服驱动器22或第三轴伺服驱动器23相连的测量单元。
所述测量单元具体可以通过所述控制单元的扩展输入输出接口与控制单元相连。
所述测量单元具体可以用于测量柜体温度、电机温度、限位开关信号、电机编码器信号和柜内开关量辅助触点信号。
所述第一执行单元具体可以为与所述第一轴伺服驱动器的电机、电机风扇。
同样，所述第二执行单元具体可以为与所述第二轴伺服驱动器的电机、电机风扇。
同样，所述第三执行单元具体可以为与所述第三轴伺服驱动器的电机、电机风扇。
所述轴伺服驱动柜内还可以安装有与所述第一轴伺服驱动器或第二轴伺服驱动器或第三轴伺服驱动器相连的柜内执行机构。柜内执行机构具体可以为充电器等元器件。
由于本发明第一实施例所述风力发电机组电动变桨系统，由于主控控制器1与三个轴伺服驱动器——第一轴伺服驱动器21、第二轴伺服驱动器22和第三轴伺服驱动器23均直接通讯，省略的现有技术中的变桨控制器，减少了通讯节点，因此可以降低通讯故障率。
参见图4和图5，图4是本发明所述风力发电机组电动变桨系统第二实施例结构图；图5是本发明实施例所述主伺服驱动器信号图。
本发明第二实施例所述风力发电机组电动变桨系统，相对第一实施例的区别在于三个轴伺服驱动器通过其中一个轴伺服驱动器与主控控制器相通讯。
本发明第二实施例所述风力发电机组电动变桨系统，具体包括第一轴伺服驱动器21、第二轴伺服驱动器22以及第三轴伺服驱动器23三个轴伺服驱动器。
所述第一轴伺服驱动器21、第二轴伺服驱动器22和第三轴伺服驱动器23均可以作为主伺服驱动器与主控控制器1相通讯。所述主伺服驱动器与作为辅伺服启动器的其他两个轴伺服驱动器能够相通讯。作为辅伺服启动器的其他两个轴伺服驱动器可以通过主伺服驱动器与主控控制器1相通讯。
参见图4，本发明第二实施例以第二轴伺服驱动器22作为主伺服驱动器，第一轴伺服驱动器21和第三轴伺服驱动器23作为辅伺服启动器为例进行具体说明。
作为主伺服驱动器的第二轴伺服驱动器22与作为辅伺服启动器的第一轴伺服驱动器21和第三轴伺服驱动器23相通讯。
作为主伺服驱动器的第二轴伺服驱动器22与所述主控控制器1可以通过CAN总线相互通讯。
作为主伺服驱动器的第二轴伺服驱动器22包括控制单元和驱动单元，以及与作为辅伺服启动器的第一轴伺服驱动器21和第三轴伺服驱动器23相通讯的通讯单元。
所述主伺服驱动器的控制单元通过主伺服驱动器的驱动单元控制与所述主伺服驱动器相连的第二执行单元动作。
下面以主伺服驱动器22与主控控制器1之间的通讯为例，说明主伺服驱动器22与主控控制器1之间的信号关系。
每个辅伺服驱动器21、23也可以包括控制单元和驱动单元，以及与所述主伺服驱动器22相通讯的通讯单元。
每个辅伺服驱动器21、23的控制单元通过辅伺服驱动器21、23驱动单元控制与所述辅伺服驱动器21、23相连的第一或第三执行单元动作。
主伺服驱动柜内还可以安装有与所述主轴伺服驱动器22相连的测量单元。
该测量单元具体可以通过主伺服驱动器22的控制单元的扩展输入输出接口与主伺服驱动器22的控制单元相连。
该测量单元具体可以用于测量主伺服驱动柜的柜体温度、主伺服驱动器22的电机温度、主伺服驱动器22的限位开关信号、主伺服驱动器22的电机编码器信号和主伺服驱动柜的柜内开关量辅助触点信号。
所述第二执行单元具体可以为与所述主(第二轴)伺服驱动器的电机、电机风扇。
所述主伺服驱动柜内还可以安装有与所述主(第二轴)伺服驱动器相连的柜内执行机构。柜内执行机构具体可以为充电器等元器件。
主轴伺服驱动器22相连的测量单元接收对应电机温度、柜体温度、限位开关信号、电机编码器信号和柜内开关量辅助触点信号，主轴伺服驱动器22的控制单元根据接收的信息，分析判断变桨系统状态，通过主轴伺服驱动器22的驱动单元控制第二执行单元输出控制柜内温度、超级电容充电、电机风机启停、电机抱闸松开或抱紧等动作。
同样，每个辅伺服驱动柜也包括测量单元，该测量单元具体为第一实施例所述的形式。
辅轴伺服驱动器21、23相连的测量单元接收对应电机温度、柜体温度、限位开关信号、电机编码器信号和柜内开关量辅助触点信号，辅轴伺服驱动器21、23的控制单元根据接收的信息，分析判断变桨系统状态，通过辅轴伺服驱动器21、23的驱动单元控制第一或第三执行单元输出控制柜内温度、超级电容充电、电机风机启停、电机抱闸松开或抱紧等动作。
本发明第二实施例所述风力发电机组电动变桨系统可以包括三个轴控制柜，每个轴控制柜内分别安装一个轴伺服驱动器，每个轴伺服驱动器接收其轴控制柜测量单元信息，输出控制执行单元动作；主控控制器与作为主伺服驱动器的某个轴伺服驱动器通讯，接收自身及辅伺服驱动器反馈的变桨系统状态信息，并将主控控制器发送的每个轴伺服驱动器对应的桨叶的桨距角位置和变桨速度设定指令传送到对应的轴伺服驱动器。
三个轴伺服驱动器中作为主伺服驱动器的那个轴伺服驱动器分别与另两个轴伺服驱动器相通讯，主伺服驱动器通过分析判断变桨系统运行状态，协调变桨系统运行。主伺服驱动器与主控控制器1可以通过Can总线通讯，接收每个桨叶对应的变桨速度和位置指令。若变桨系统运行正常，主伺服驱动器按照主控控制器1发送速度，完成主伺服驱动器对应的桨叶的桨距角定位功能。每个辅伺服驱动器接收主伺服驱动器发送的每个辅伺服驱动器对应桨叶的变桨速度和位置指令，完成每个辅伺服驱动器对应的桨叶的桨距角定位功能。
若变桨系统运行异常，变桨系统自动进入紧急模式，完成紧急顺桨动作。此时主伺服驱动器将变桨系统状态通过Can总线反馈给主控控制器1。
由于变桨系统数据量和模拟量信号由每个轴伺服驱动器直接控制，桨距角位置闭环直接有每个轴伺服驱动器完成，提高了变桨系统运行的静态和动态性能。
由于本发明第二实施例所述风力发电机组电动变桨系统，由于主控控制器1与主伺服驱动器22直接通讯，省略的现有技术中的变桨控制器，减少了通讯节点，因此可以降低通讯故障率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述系统包括第一轴伺服驱动器、第二轴伺服驱动器以及第三轴伺服驱动器三个轴伺服驱动器；
第一轴伺服驱动器与第一执行单元相连，第二轴伺服驱动器与第二执行单元相连，第三轴伺服驱动器与第三执行单元相连；
所述第一轴伺服驱动器或第二轴伺服驱动器或第三轴伺服驱动器作为主伺服驱动器与主控控制器相通讯；所述主伺服驱动器与作为辅伺服启动器的其他两个轴伺服驱动器相通讯；
或，
所述第一轴伺服驱动器、第二轴伺服驱动器和第三轴伺服驱动器与所述主控控制器均相通讯。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述主伺服驱动器与所述主控控制器通过CAN总线通讯。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述主伺服驱动器包括控制单元和驱动单元，以及与所述辅伺服启动器相通讯的通讯单元；
所述控制单元，用于通过所述驱动单元控制与所述主伺服驱动器相连的第一或第二或第三执行单元动作。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述第一轴伺服驱动器、第二轴伺服驱动器和第三轴伺服驱动器分别安装在三个轴伺服驱动柜中。
5.根据权利要求4所述的风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述轴伺服驱动柜内还安装有与所述第一轴伺服驱动器或第二轴伺服驱动器或第三轴伺服驱动器相连的测量单元。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述测量单元通过所述控制单元的扩展输入输出接口与所述控制单元相连。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述测量单元用于测量柜体温度、电机温度、限位开关信号、电机编码器信号和柜内开关量辅助触点信号。
8.根据权利要求1所述的风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述第一、第二、第三执行单元具体为与所述第一、第二、第三轴伺服驱动器的电机、电机风扇。
9.根据权利要求4所述的风力发电机组电动变桨系统，其特征在于，所述轴伺服驱动柜内还安装有与所述第一轴伺服驱动器或第二轴伺服驱动器或第三轴伺服驱动器相连的柜内执行机构。
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