发明内容
有鉴于此,本发明提出一种安全收桨控制方法及装置,在主电故障与变频器故障耦合时,能够实现安全收桨。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一方面,本发明提供了一种安全收桨控制方法,该方法包括:
在变频器发生故障并检测到桨叶未处于收桨位置时,检测所述变频器的主电供电是否正常,如果变频器的主电供电正常,则采用主电收桨方式进行收桨;如果变频器的主电供电不正常,则断开变频器的主电供电,所述变频器启用备用电源并进行故障自复位,并在所述变频器的故障自复位成功时,采用变频器驱动收桨方式进行收桨。
上述方法中,所述进行收桨进一步包括:在采用主电收桨方式或变频器驱动收桨方式进行收桨过程中,监测收桨操作是否结束;若监测到收桨操作没有结束,则继续进行收桨;若监测到收桨操作结束,则检测所述桨叶是否处于收桨位置,检测到所述桨叶处于收桨位置则收桨完成。
优选的是,所述变频器进行故障自复位进一步包括:
设置故障自复位时间,在设置的故障自复位时间到达之后,判断所述变频器的故障复位是否成功,并在故障自复位失败时,返回检测所述变频器的主电供电是否正常。
可替换的是,所述变频器进行故障自复位进一步包括:
设置故障自复位时间,在设置的故障自复位时间到达之后,判断所述变频器的故障复位是否成功,并在故障自复位失败时,返回继续对变频器进行故障自复位。
另一方面,本发明还提供一种安全收桨控制方法,该方法包括:
在变频器发生故障并检测到桨叶未处于收桨位置时,检测所述变频器的主电供电是否正常;如果变频器的主电供电正常,则对变频器进行故障自复位;如果变频器的主电供电不正常,则断开变频器的主电供电后,所述变频器启用备用电源并进行故障自复位;在所述变频器的故障自复位成功时,采用变频器驱动收桨方式进行收桨。
上述方法中,所述进行收桨进一步包括:在采用主电收桨方式或变频器驱动收桨方式进行收桨过程中,监测收桨操作是否结束;若监测到收桨操作没有结束,则继续进行收桨;若监测到收桨操作结束,则检测所述桨叶是否处于收桨位置,检测到所述桨叶处于收桨位置则收桨完成。
上述方法中,所述对变频器进行故障自复位进一步包括:
设置故障自复位时间,在设置的故障自复位时间到达之后,判断所述变频器的故障复位是否成功,并在故障自复位失败时,返回继续对变频器进行故障自复位。
为实现上述方法,本发明还提供一种安全收桨控制装置,该装置包括:
检测所述变频器的主电供电是否正常的电源检测单元;主电供电不正常时切断主电供电后而启用的备用电源;具有故障监测及自复位功能且在故障自复位成功后驱动收桨的变频器;其中,所述电源检测单元与所述变频器连接,所述变频器与所述备用电源连接。
上述装置中,所述变频器进一步包括:监测变频器是否发生故障的第一监测单元;监测风力发电机的桨叶是否处于收桨位置第二监测单元;选择供电方式的供电控制单元;对变频器进行故障自复位的故障自复位单元;选择主电收桨方式或变频器驱动收桨方式进行收桨的收桨控制单元;其中,所述第一监测单元、第二监测单元分别与所述电源检测单元连接,所述电源检测单元与所述供电控制单元连接,所述供电控制单元与所述故障自复位单元连接,所述故障自复位单元与收桨控制单元连接。
上述装置中,所述供电控制单元进一步包括:控制所述变频器主电供电通断的变桨控制器;控制变频器的备用电源通断的轴控制单元;其中,所述变桨控制器与所述电源检测单元、所述轴控制单元连接,所述轴控制单元与所述故障自复位单元连接。
相对于现有技术,本发明具有以下优势:
主电故障与变频器故障耦合时,所述变桨控制器断开变频器的主电供电即交流侧电源,变频器通过启用备用电源供电,进行故障自复位,实现安全收桨。
进一步地,依据风力发电机的运行条件,本发明中的主电收桨方式与变频器收桨方式能够灵活切换,这非常有益于收桨动作的最终完成。并且,在风力发电机紧急收桨时,可以优先采用变频器进行收桨,这较主电收桨能够降低对风电设备的载荷冲击。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明的基本思想在于:针对交流变桨系统在电网与变频器发生故障耦合时无法进行安全收桨的问题,提出一种安全收桨控制方法,能够在变频器发生故障并检测到桨叶未处于收桨位置时,依据变频器实际状况,判断选择采用主电收桨方式进行收桨,还是采用变频器驱动收桨方式进行收桨。
下面结合图1至图3,对本发明的安全收桨控制方法实施例作进一步详细说明:
方法实施例一
交流变桨系统中,变桨系统在风场运行的实际工况中,会出现电网故障引起变频器故障,而此故障往往是风机的全部桨叶轴变频器同时发生,若此时将市电接入变桨电机,变桨电机无法运行,甚至会毁坏电机,导致桨叶全部不能收回,严重影响整机的安全性。对此,电网提供的主电供电与变频器发生故障耦合时,如何进行安全收桨正是本实施例所解决的技术问题。
因此,本实施例根据本发明的一个方面提出一种安全收桨控制方法,该方法包括:在变频器发生故障并检测到桨叶未处于收桨位置时,检测所述变频器的主电供电是否正常,如果变频器的主电供电正常,则采用主电收桨方式进行收桨;如果变频器的主电供电不正常,则断开变频器的交流侧供电,所述变频 器启用备用电源并进行故障自复位,并在所述变频器的故障自复位成功时,采用变频器驱动收桨方式进行收桨。
在本实施例中,风力发电机以三轴电动变桨系统为例,因此本实施例变桨系统的变频器有第一轴变频器、第二轴变频器、第三轴变频器。但应当理解的是,本实施例并不限于三轴电动变桨系统,也就是本实施例对变桨系统的轴的个数并没有任何要求,本实施例适应于任何轴数的变桨系统,如两轴、四轴等。
如图1所示,其示出了本发明安全收桨控制方法实施例一的流程示意图,本实施例包括以下步骤:
步骤101:监测到风力发电机变桨系统的变频器发生故障。
步骤102:检测风力发电机的桨叶是否处于收桨位置,若所述桨叶未处于收桨位置,则执行步骤103;若所述桨叶处于收桨位置,则执行步骤111。
步骤103:检测所述变频器的主电供电是否正常,如果变频器的主电供电不正常,则执行步骤104;如果变频器的主电供电正常,则执行步骤109。
步骤104:断开变频器的交流侧供电,并执行步骤105。
本步骤中,主电故障与变频器故障耦合时,所述变桨控制器断开变频器的交流侧电源,变频器通过直流母线供电(即启用备用电源)。
步骤105:对变频器进行故障自复位,并执行步骤106。
步骤106:判断所述变频器的故障自复位是否成功,若成功则执行步骤107;若所述变频器的故障自复位没有成功,则返回执行步骤103。
本步骤优选进一步包括:设置故障自复位时间,在设置的故障自复位时间到达之后,判断所述变频器的故障复位是否成功,并在故障自复位失败时,返回检测所述变频器的主电供电是否正常。并启动故障自复位功能,变频器复位成功后,通过变频器驱动收桨方式进行紧急收桨。
需要说明的是,本实施例可根据实际选用的变频器的性能,设置故障自复位时间,通常所述故障自复位时间可为100ms至200ms。
步骤107:采用变频器驱动收桨方式进行收桨,并执行步骤108。
步骤108:判断收桨操作是否结束,若未结束,则返回执行步骤107;若结 束则返回执行步骤102。
步骤109:采用主电开环收桨方式进行收桨,并执行步骤110。
步骤110:判断收桨操作是否结束,若未结束,则返回执行步骤109;若结束则返回执行步骤102。
步骤111:完成收桨操作。
本方法实施例中,不管是采用变频器驱动收桨方式进行收桨,还是采用主电开环收桨方式进行收桨,优选的操作方式为包括:在进行收桨的过程中,监测收桨操作是否结束;若监测到收桨操作没有结束,则继续进行收桨;若监测到收桨操作结束,则检测所述桨叶是否处于收桨位置,检测到所述桨叶处于收桨位置则收桨完成。
优选的是,在风力发电机紧急收桨时,优先采用变频器进行收桨,这较主电收桨能够降低对风电设备的载荷冲击。需要指出的是,本实施例中,依据风力发电机的运行条件,主电收桨方式与变频器收桨方式能够灵活切换,这非常有益于收桨动作的最终完成。
方法实施例二
在上述方法实施例一中结合图1对本发明安全收桨控制方法实施例作了进一步说明,下面结合图2对本发明安全收桨控制方法实施例二作进一步说明。
本方法实施例二与上述方法实施例一的不同之处在于:当变频器的故障自复位不成功时,返回继续对变频器进行故障自复位,直至故障自复位成功为止。
如图2所示,其示出了本发明安全收桨控制方法实施例二的流程示意图,本方法实施例二包括以下步骤:
步骤201~205:分别与对应的步骤101~105基本相同,此处不再赘述。
步骤206:判断所述变频器的故障自复位是否成功,若成功则执行步骤207;若所述变频器的故障自复位没有成功,则继续执行步骤206。
本步骤优选还包括:设置故障自复位时间,在设置的故障自复位时间到达之后,判断所述变频器的故障复位是否成功,并在故障自复位失败时,返回继续对变频器进行故障自复位。
步骤207~211:分别与对应的步骤107~111基本相同,此处不再赘述。
方法实施例三
以上结合图1和图2对本发明安全收桨控制方法实施例一、二作了进一步说明,下面结合图3对本发明安全收桨控制方法实施例三作进一步说明。
本实施例根据本发明的另一个方面提出一种安全收桨控制方法,该方法包括:在变频器发生故障并检测到桨叶未处于收桨位置时,检测所述变频器的主电供电是否正常;如果变频器的主电供电正常,则对变频器进行故障自复位;如果变频器的主电供电不正常,则断开变频器的交流侧供电后,对变频器进行故障自复位;在所述变频器的故障自复位成功时,采用变频器驱动收桨方式进行收桨。
本方法实施例三与上述方法实施例一、二的不同之处在于:本方法实施例三在收桨时采用变频器驱动收桨方式进行收桨。
如图3所示,其示出了本发明安全收桨控制方法实施例三的流程示意图,本方法实施例三包括以下步骤:
步骤301:监测到风力发电机变桨系统的变频器发生故障。
步骤302:检测风力发电机的桨叶是否处于收桨位置,若所述桨叶未处于收桨位置,则执行步骤303;若所述桨叶处于收桨位置,则执行步骤311。
步骤303:检测所述变频器的主电供电是否正常,如果变频器的主电供电不正常,则执行步骤304;如果变频器的主电供电正常,则执行步骤305。
步骤304:断开变频器的交流侧供电,并执行步骤305。
步骤305:对变频器进行故障自复位,并执行步骤306。
步骤306:判断所述变频器的故障自复位是否成功,若成功则执行步骤307;若所述变频器的故障自复位没有成功,则继续执行步骤306。
本步骤优选还包括:设置故障自复位时间,在设置的故障自复位时间到达之后,判断所述变频器的故障复位是否成功,并在故障自复位失败时,返回继续对变频器进行故障自复位。
步骤307:采用变频器驱动收桨方式进行收桨,并执行步骤308。
步骤308:判断收桨操作是否结束,若未结束,则返回执行步骤307;若结束,则返回执行步骤302。
步骤311:完成收桨操作。
本方法实施例三中,在进行收桨的过程中,监测收桨操作是否结束;若监测到收桨操作没有结束,则继续采用变频器驱动收桨方式进行收桨;若监测到收桨操作结束,则检测所述桨叶是否处于收桨位置,检测到所述桨叶处于收桨位置则收桨完成。
以上对发明安全收桨控制方法实施例进行了说明,下面结合图4至图6b对本发明的装置实施例进行说明:
装置实施例一
如图4所示,本装置实施例根据本发明的一个方面提出一种安全收桨控制装置,该装置包括:检测所述变频器的主电供电是否正常的电源检测单元;主电供电不正常时切断交流侧供电后而启用的备用电源;具有故障监测及自复位功能且在故障自复位成功后驱动收桨的变频器;其中,所述电源检测单元与所述变频器连接,所述变频器与所述备用电源连接。
上述装置中,所述变频器进一步包括:
监测变频器是否发生故障的第一监测单元;监测风力发电机的桨叶是否处于收桨位置第二监测单元;选择供电方式的供电控制单元;对变频器进行故障自复位的故障自复位单元;选择主电收桨方式或变频器驱动收桨方式进行收桨的收桨控制单元;其中,所述第一监测单元、第二监测单元分别与所述电源检测单元连接,所述电源检测单元与所述供电控制单元连接,所述供电控制单元与所述故障自复位单元连接,所述故障自复位单元与收桨控制单元连接。
上述装置中,所述供电控制单元进一步包括:
控制所述变频器交流侧供电通断的变桨控制器;控制变频器的备用电源(即直流侧供电)通断的轴控制单元;其中,所述变桨控制器与所述电源检测单元、所述轴控制单元连接,所述轴控制单元与所述故障自复位单元连接。
以上各部件之间的具体连接关系可参见图4所示。
需要说明的是,本实施例的变频器中设计有故障自复位功能,能够依据故障类型进行故障复位。这里,所述故障类型主要涉及输入缺相、过压、欠压等。针对上述故障,所述变频器在设置的故障自复位时间内进行故障自复位,并在复位成功之后进行收桨,将风力发电设备的桨叶收至收桨位置。
装置实施例二
这里结合图5,在上述装置实施例一的基础上,对本装置实施例二的电路供电及控制原理进行说明:
在本实施例中,风力发电机以三轴电动变桨系统为例,因此本实施例变桨系统的变频器有第一轴变频器、第二轴变频器、第三轴变频器。但应当理解的是,本实施例并不限于三轴电动变桨系统,也就是本实施例对变桨系统的轴的个数并没有任何要求,本实施例适应于任何轴数的变桨系统,如两轴、四轴等。
一般来讲,变频器的供电包括交流侧市电供电和直流侧备用电源供电,供电控制单元控制所述变频器的供电方式,所述变桨控制器依据供电质量,控制所述变频器交流侧供电的通断。所述轴控制单元控制变频器的直流侧备用电源供电的通断。
进一步来讲,所述变桨控制器通过继电器控制第一轴变频器、第二轴变频器、第三轴变频器交流供电接触器的通断,例如:所述变桨控制器的输出低电平时,继电器失电,进而控制接触器断开,变频器交流侧失电;反之,接触器吸合,变频器交流侧得电。
进一步来讲,所述轴控制单元包括第一轴控制单元、第二轴控制单元、第三轴控制单元,所述第一轴控制单元、第二轴控制单元、第三轴控制单元分别通过接触器控制第一轴变频器、第二轴变频器、第三轴变频器直流侧备用电源供电的通断。例如:第一轴控制单元输出高电平时,继电器得电,进而控制接触器吸合,第一轴变频器直流侧得电;反之,第一轴变频器直流侧失电。另外,第二轴变频器、第三轴变频器的直流侧供电控制同第一轴变频器。
需要指出的是,本实施例的继电器、接触器均包括线圈和触点,通过线圈 的得电、失电分别控制触点的吸合、断开。
参照图5,图5为本发明装置实施例变频器的主电供电原理示意图。电源检测单元检测变桨系统即变频器的主电供电是否正常,并将检测到的信号反馈给变桨控制器。如图5所示,所述变桨控制器通过接触器KM12、KM22、KM32分别控制第一轴变频器、第二轴变频器、第三轴变频器交流侧市电供电的通断。接触器KM11、KM21、KM31分别控制第一轴变频器、第二轴变频器、第三轴变频器直流侧备用电源供电的通断;
装置实施例三
这里结合图6a和图6b,对本发明装置实施例的电路供电及控制原理作进一步说明:
如图6a、图6b所示,其为本发明装置实施例变频器的供电控制原理示意图。所述变桨控制器控制变频器交流侧供电的通断,所述变桨控制器通过第一继电器K12控制第一轴变频器交流供电接触器KM12的通断。例如:DO1输出高电平时,线圈K12得电,触点K12吸合,线圈KM12得电,触点KM12吸合,第一轴变频器交流侧得电,反之则第一轴变频器交流侧失电。以此类推,第二继电器K22控制第二轴变频器交流供电接触器KM22的通断、第三继电器K32控制第三轴变频器交流供电接触器KM32的通断,二者的控制逻辑同第一轴变频器的控制逻辑相同。
如图6a、图6b所示,变频器的轴控制单元控制其直流侧供电的通断,所述轴控制单元包括第一轴控制单元、第二轴控制单元、第三轴控制单元,第一轴控制单元控制第一轴变频器直流侧供电的通断。例如,第一轴控制单元通过第一继电器K11控制第一轴变频器交流供电接触器KM11的通断。第一轴控制单元DO输出高电平时,线圈K11得电,触点K11吸合,线圈KM11得电,触点KM11吸合,第一轴变频器直流侧得电,反之则第一轴变频器直流侧失电。以此类推,第二轴变频器、第三轴变频器的直流侧供电控制同第一轴变频器的直流侧供电控制。以上各部件之间的具体连接关系可参见图6a、图6b所示。
需要强调的是,当主电故障与变频器故障耦合时,所述变桨控制器断开变 频器的交流侧电源,变频器通过直流母线供电(即启用备用电源),并启动故障自复位功能,变频器复位成功后,通过变频器驱动收桨方式进行紧急收桨。
优选的是,在风力发电机紧急收桨时,优先采用变频器进行收桨,这较主电收桨能够降低对风电设备的载荷冲击。
需要指出的是,上述实施例中,依据风力发电机的运行条件,主电收桨方式与变频器收桨方式能够灵活切换,这非常有益于收桨动作的最终完成。
需要说明的是,上述各实施例的变频器能够支持带电复位操作、控制单元可编程且有数字量输入输出(I\O)串口。所述变频器的供电控制方式不限于上述实施例给出的实现电路,对本领域人员来讲,对上述电路所作的任何修改、等同替换、改进等均属于本发明的保护范围。
由以上所述可见,上述实施例的变频器设计有故障自复位功能,依据故障类型进行故障复位。当主电故障引起变频器故障时,通过所述变桨控制器断开所述变频器的交流侧供电,以便于所述变频器故障复位成功。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。所述存储装置,如:随机存储器(RAM)/只读存储器(ROM)、磁碟、光盘等。
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。