CN106837690A - 低压变桨集成控制模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风能发电控制设备技术领域，具体涉及一种低压变桨集成控制模块。主要包括3块电路板、对变桨柜外的航空插头、对变桨柜内的功率和信号端子、壳体及密封圈，所述的电路板以插卡的方式固定在壳体内部，对柜内的功率和信号端子焊接在电路板上，对变桨柜外的航空插头固定在集成控制模块的前钣金件上，前钣金件上带有凹槽，凹槽内嵌密封圈，所述的电路板包括控制板、功率板和底板；运用本发明产品的低压变桨集成控制模块比现有低压变桨系统的体积减少40％以上，使得变桨系统的现场安装更简单。一些风机的变桨改造项目可以在不吊装风机叶片的情况下，直接用装有该发明产品的低压变桨去替换，节省吊装费用20万左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种低压变桨集成控制模块，属于风能发电控制设备技术领域。
背景技术
风能发电的全套电控主要由主控系统，变流器和变桨系统组成。变桨系统主要功能是根据主控系统的命令调整风机桨叶的角度；当系统发生故障时，使风机桨叶收到安全位置。目前电气变桨系统主要分为低压变桨和常压变桨两种。
低压变桨系统主要由充电机，超级电容，PLC控制模块，模拟信号模块，数字信号模块，防雷模块，多种接触器和继电器，多种温度传感器和位置传感器，加热器，风扇，油泵控制器，机械开关，柜外的重载端子，电气信号线的转接端子排等诸多电气设备组合而成。
这些部件由不同的供应商提供，在变桨柜内部通过信号线缆连接，如果1个信号或电源要被2个以上的部件使用，还需要转接端子排进行转接。现有的PLC控制模块及信号模块是分离式的导轨安装方式，从这些模块出来的信号线要通过线槽连到信号转接排，继电器或其它部件。这些信号连接线路多且杂，走线较长，既增加了接线难度和故障风险，又使一些敏感信号容易受到干扰，有些干扰强的信号通过较长线缆增加了它的干扰能力，使整个系统的可靠性也下降。
现有低压变桨系统的部件种类繁多，内部连线复杂，产品的生产效率低、故障率高；系统内部部件之间通过线缆连接，使变桨系统的尺寸较大，不方便在风机轮毂的狭小空间内安装；系统部件较多，现场调试和故障分析比较麻烦；系统的成本非常高；接触器和继电器的寿命较低，长期工作后，触电容易发生氧化或烧毁，使变桨系统寿命降低，故障变高；信号的浪涌和雷电保护的能力较弱。现有产品的信号都通过很长的电气线缆连到压敏电阻，这些很长的线缆大幅度削减了压敏电阻对浪涌和雷电的防护效果。
发明内容
现有的低压变桨系统主要是传统的电气设备的整合，本发明利用电力电子的高度集成性，解决了现有低压变桨系统的部件繁多，内部接线复杂，线缆故障率高，尺寸较大不便安装，现场调试复杂，故障分析麻烦，接触器和继电器寿命低，EMC防护能力差，系统的成本非常高等缺陷。
本发明提供一种低压变桨集成控制模块，技术方案如下：主要包括3块电路板、对变桨柜外的航空插头、对变桨柜内的功率和信号端子、壳体及密封圈，所述的电路板以插卡的方式固定在壳体内部，对柜内的功率和信号端子焊接在电路板上，对变桨柜外的航空插头固定在低压变桨集成控制模块的前钣金件上，前钣金件上带有凹槽，凹槽内嵌密封圈，所述的电路板包括控制板、功率板和底板；所述的控制板上设有DSP核、FPGA核、RAM芯片、FLASH、以太网芯片、解码芯片、信号调理电路；所述的功率板上设有功率MOSFET、光电耦合器、运放器、比较器、触发器、继电器；所述的底板上设有贴片压敏电阻、TVS、高频吸收电容、板级端子、接地端子。
本发明的有益效果如下：
(1)低压变桨集成控制模块的内部线缆数量减少45％以上，节省了生产的人力成本和物料成本；
(2)本发明产品的体积比现有产品中各功能块的总体积减少75％以上，安装和维护更方便；
(3)运用本发明产品的低压变桨集成控制模块比现有低压变桨系统的体积减少40％以上，使得变桨系统的现场安装更简单。一些风机的变桨改造项目可以在不吊装风机叶片的情况下，直接用装有该发明产品的低压变桨去替换，节省大笔吊装费用；
(4)本发明产品相对传统的成本大幅度下降；
(5)使用半导体电子开关替代现有低压变桨中传统电气的继电器和接触器，增加了功率开关的寿命，降低了故障率；
(6)本发明产品的EMC性能大幅度提高，故障率降低。
附图说明
图1为现有技术的电气式功率开关结构框图；
图2为本发明的半导体功率开关结构框图；
图3为本发明的控制框架图。
具体实施方式
如图2-3所示，本发明提供一种低压变桨集成控制模块：主要包括3块电路板、对变桨柜外的航空插头、对变桨柜内的功率和信号端子、壳体及密封圈，所述的电路板以插卡的方式固定在壳体内部，对柜内的功率和信号端子焊接在电路板上，对变桨柜外的航空插头固定在集成控制模块的前钣金件上，前钣金件上带有凹槽，凹槽内嵌密封圈，所述的电路板包括控制板、功率板和底板；所述的控制板上设有DSP核、FPGA核、RAM、FLASH、以太网芯片、解码芯片、信号调理电路；所述的功率板上设有功率MOSFET、光电耦合器、运放器、比较器、触发器、继电器；所述的底板上设有贴片压敏电阻、TVS、高频吸收电容、板级端子、接地端子。
本发明采用：(1)半导体的电子开关功率MOSFET代替接触器和继电器，提高了变桨集成控制模块的寿命，降低了故障率；(2)低压变桨集成控制模块从电气架构变成电力电子架构，系统内部部件高度集成，部件数量减小，方便现场调试和故障分析；利用PCB板的铜箔替代电气式的繁琐导线，并去掉了线缆转接排，降低了生产工序及其成本，线缆故障率也下降很多，EMC的性能也大幅度提高；(3)低压变桨集成控制模块的体积大幅度变小，方便在风机轮毂内安装，排除了空间的限制，使一个型号的低压变桨可在更多的不同轮毂内使用；(4)该发明产品的内部端子布局，外部航插布局和穿墙式的安装架构，使低压变桨集成控制模块内部的走线非常美观并方便固定，外部航插线缆也可利用简单的支架就能固定，并且整个产品安装和维护都非常方便；(5)产品的成本较低，结构紧凑且集成功能较多，降低了低压变桨系统的物料成本和生产成本；(6)多个功能块的高度集成。
Claims (1)
1.一种低压变桨集成控制模块，其特征在于，包括3块电路板、对变桨柜外的航空插头、对变桨柜内的功率和信号端子、壳体及密封圈，所述的电路板以插卡的方式固定在壳体内部，对柜内的功率和信号端子焊接在电路板上，对变桨柜外的航空插头固定在集成控制模块的前钣金件上，前钣金件上带有凹槽，凹槽内嵌密封圈，所述的电路板包括控制板、功率板和底板；所述的控制板上设有DSP核、FPGA核、RAM、FLASH、以太网芯片、解码芯片、信号调理电路；所述的功率板上设有功率MOSFET、光电耦合器、运放器、比较器、触发器、继电器；所述的底板上设有贴片压敏电阻、TVS、高频吸收电容、板级端子、接地端子。
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