CN103061976A - 风电交流变桨收桨控制系统 - Google Patents

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傅建民
尤林森
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Abstract

本发明揭示了一种风电交流变桨收桨控制系统，包括PLC控制器和交流驱动器，所述PLC控制器上集成有模拟量输出模块和数字量输入模块；所述交流驱动器上设有速度给定输入端和状态信号输出端；所述PLC控制器上还集成有一第一数字量输出模块，所述交流驱动器上设有PLC心跳检测端口，所述第一数字量输出模块与PLC心跳检测端口连接；所述交流驱动器上设有位置检测端口，所述位置检测端口通过第二继电器与限位开关连接，所述第二继电器与24V共用电源连接。本发明提供了一种风电交流变桨收桨控制系统，提高了交流变桨系统应用的可靠性。

Description

风电交流变桨收桨控制系统
技术领域
本发明属于风力发电领域，尤其涉及一种风电交流变桨收桨控制系统。
背景技术
随着不可再生能源在世界范围内面临枯竭的窘境，为满足工业化生产和人类生活所需，人们对太阳能、风力、水力这些可再生能源的关注和利用已日渐提升。其中，风力发电作为一种已经发展相对成熟的新能源开发技术，受到各国的广泛重视。
变桨控制系统是风力发电机组的核心部件之一，其主要功能是根据风力的大小来调节发电机组桨叶的角度，改变气流对桨叶的攻角，使风力发电机的输出功率能够根据风速的大小进行自动调节，保证风力发电机的输出效率最高，并且输出在额定功率以内。目前，我国风力发电组的变桨系统多采用直流变桨系统，即变桨系统的驱动单元采用的是直流驱动器和直流电机。直流变桨系统普遍存在的问题是直流电机的功率密度小，成本高、维护麻烦等。当前，风力发电机组单位千瓦成本持续降低，在风力发电设备普降成本，提高性价比的大环境下，直流变桨系统的上述缺点也就更加突出了。交流变桨系统的驱动单元采用交流电机和交流驱动器。交流电机结构简单、可靠耐用、成本低、维护方便，正好克服了直流电机的上述缺点。交流变桨系统在风电变桨系统中的应用也越来越广泛。相比直流变桨系统，交流变桨系统的缺点是，系统一旦发生故障，交流变桨系统不能利用变桨系统的后备直流电源(一般是蓄电池组或超级电容组)直接收桨，而直流变桨系统可以直接将后备直流电源加到直流电机上进行收桨。如何提高交流变桨系统的可靠性，是交流变桨系统发展的重中之重。
风电变桨系统一般都包括一个主控单元和三个执行单元。主控单元的核心部件是PLC及其模块组，PLC是整个变桨系统的大脑和指挥中心。三个执行单元的核心部件是变桨驱动器，在直流变桨系统和交流变桨系统中，变桨驱动器分别采用直流驱动器和交流驱动器。正常情况下，变桨系统的工作过程是：PLC根据桨叶的实际位置和目标位置规划出变桨电机的速度曲线，速度曲线通过模拟量形式发送到变桨驱动器的模拟采样端口，变桨驱动器根据PLC发来的速度给定曲线驱动变桨电机速度闭环运行，使桨叶快速到达目标位置。在直流变桨系统中，一旦PLC发生故障，系统会自动起动安全链紧急收桨回路：把后备直流电源直接加到直流电机上进行收桨。交流变桨系统显然无法实现此功能(后备直流电源无法直接给交流电机供电)，这样交流变桨系统就缺少了一个重要的安全点，降低了安全系数。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种安全、稳定的风电交流变桨收桨控制系统。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
一种风电交流变桨收桨控制系统，包括PLC控制器和交流驱动器，所述PLC控制器上集成有模拟量输出模块和数字量输入模块；所述交流驱动器上设有速度给定输入端和状态信号输出端；所述模拟量输出模块与所述速度给定输入端连接，所述状态信号输出端与所述数字量输入模块之间通过第一继电器连接，所述第一继电器与一24V共用电源连接，所述PLC控制器上还集成有第一数字量输出模块，所述交流驱动器上设有PLC心跳检测端口，所述第一数字量输出模块与PLC心跳检测端口连接；所述交流驱动器上设有位置检测端口，所述位置检测端口通过第二继电器与限位开关连接，所述第二继电器与所述24V共用电源连接。
优选的，上述的风电交流变桨收桨控制系统，其中：所述PLC控制器上还集成有第二数字量输出模块和第三数字量输出模块；所述交流驱动器上设有复位信号输入端和运行使能信号输入端；所述第二数字量输出模块与所述复位信号输入端之间通过第三继电器连接传输复位信号，所述第三数字量输出模块与所述运行使能信号输入端之间通过第四继电器连接传输运行使能信号，所述第三继电器和第四继电器分别与所述24V共用电源连接。
本发明提供了一种风电交流变桨收桨控制系统，增加了PLC心跳检测端口和桨叶的限位开关的位置检测端口，解决PLC故障时交流变桨系统的收桨问题，提高了交流变桨系统应用的可靠性，为交流变桨系统替代直流变桨系统提供技术保障，满足了风电交流变桨系统应用的要求。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明实施例1的电路示意图；
图2是本发明实施例1的工作流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种风电交流变桨收桨控制系统，如图1和图2所示，包括PLC控制器和交流驱动器，PLC控制器上集成有模拟量输出模块2和数字量输入模块4；交流驱动器上设有速度给定输入端7和状态信号输出端9；模拟量输出模块2与速度给定输入端7连接，状态信号输出端9与数字量输入模块4之间通过第一继电器KM1连接，第一继电器KM1与24V共用电源连接，PLC控制器上还集成有第一数字量输出模块1，交流驱动器上设有PLC心跳检测端口6，第一数字量输出模块1与PLC心跳检测端口6连接；交流驱动器上设有位置检测端口11，位置检测端口11通过第二继电器KM2与限位开关连接，第二继电器KM2与24V共用电源连接。PLC控制器上还集成有第二数字量输出模块3和第三数字量输出模块5；交流驱动器上设有复位信号输入端8和运行使能信号输入端10；第二数字量输出模块3与复位信号输入端8之间通过第三继电器KM3连接传输复位信号，第三数字量输出模块5与运行使能信号输入端10之间通过第四继电器KM4连接传输运行使能信号，第三继电器KM3和第四继电器KM4分别与24V共用电源连接。
本实施例工作时，PLC不间断地发送2HZ的脉冲信号到交流驱动器的PLC心跳检测端口6(PLC-heartbeat)，交流驱动器只要检测到这个状态信号就会执行从PLC发来的所有控制端子的命令，桨叶的限位开关(Limit switch)信号不起作用。如果变桨驱动器的上位机PLC发生故障，这个2HZ的脉冲信号将中断，这时交流驱动器将视所有的输入控制信号是无效的，Limit switch位置信号同时起作用，交流驱动器将按照设定的转速进行收桨，独立完成收桨功能，Limit switch位置信号到达后交流驱动器停止输出(收桨完成)。由于正常情况下，风机都是从桨叶的限位开关位置起机，因此，Limit switch位置信号还避免了系统起机时，交流驱动器和PLC存在时间竞争(PLC还没有运行起来导致变桨驱动器接受不到PLC-heartbeat信号)而导致的误判。
本实施例提供了一种风电交流变桨收桨控制系统，增加了PLC心跳检测端口6和桨叶的限位开关的位置检测端口11，解决PLC故障时交流变桨系统的收桨问题，提高了交流变桨系统应用的可靠性，为交流变桨系统替代直流变桨系统提供技术保障，满足了风电交流变桨系统应用的要求。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种风电交流变桨收桨控制系统，包括PLC控制器和交流驱动器，所述PLC控制器上集成有模拟量输出模块和数字量输入模块；所述交流驱动器上设有速度给定输入端和状态信号输出端；所述模拟量输出模块与所述速度给定输入端连接，所述状态信号输出端与所述数字量输入模块之间通过第一继电器连接，所述第一继电器与一24V共用电源连接，其特征在于：所述PLC控制器上还集成有第一数字量输出模块，所述交流驱动器上设有PLC心跳检测端口，所述第一数字量输出模块与PLC心跳检测端口连接；所述交流驱动器上设有位置检测端口，所述位置检测端口通过第二继电器与限位开关连接，所述第二继电器与所述24V共用电源连接。
2.根据权利要求1所述的风电交流变桨收桨控制系统，其特征在于：所述PLC控制器上还集成有第二数字量输出模块和第三数字量输出模块；所述交流驱动器上设有复位信号输入端和运行使能信号输入端；所述第二数字量输出模块与所述复位信号输入端之间通过第三继电器连接传输复位信号，所述第三数字量输出模块与所述运行使能信号输入端之间通过第四继电器连接传输运行使能信号，所述第三继电器和第四继电器分别与所述24V共用电源连接。
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