CN109286236B - 风电变桨系统的控制单元的供电电路 - Google Patents

风电变桨系统的控制单元的供电电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电变桨系统的控制单元的供电电路，其包括多个开关电源以及一并联回路；其中，每个所述开关电源包括一负反馈回路，所述负反馈回路用于跟随每个所述开关电源的输出电流的增大而降低其输出电压，以实现在每个所述开关电源的内部负反馈调节所述输出电流的目的；所述并联回路用于并联多个所述开关电源，以实现多个所述开关电源以均等输出电压输出到所述控制单元的目的。实施本发明实施例可以解决因控制单元的供电电源发生故障而导致的风力发电设备出现故障的问题，实现了风电变桨系统的冗余备份以及提高了风电变桨系统的可靠性。

Description

风电变桨系统的控制单元的供电电路
技术领域
本发明涉及开关电源领域，更具体地涉及一种风电变桨系统的控制单元的供电电路。
背景技术
目前，风力发电设备提供给PLC、路由器、接触器等重要控制单元均是独立的24VAC/DC开关电源。其中，如果任意一个控制单元的24VAC/DC开关电源发生了故障，由该开关电源供电的控制单元则会停止工作，进而导致整台风力发电设备出现故障，停止发电，甚至不能正常顺桨，有倒塔的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种风电变桨系统的控制单元的供电电路，所述供电电路可以实现风电变桨系统的控制单元供电电源的冗余备份，提高风电变桨系统的可靠性，所述供电电路旨在解决目前因控制单元的供电电源发生故障而导致的风力发电设备出现故障的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风电变桨系统的控制单元的供电电路，其包括多个开关电源以及一并联回路；其中，每个所述开关电源包括一负反馈回路，所述负反馈回路用于跟随每个所述开关电源的输出电流的增大而降低其输出电压，以实现在每个所述开关电源的内部负反馈调节所述输出电流的目的；所述并联回路用于并联多个所述开关电源，以实现多个所述开关电源以均等输出电压输出到所述控制单元的目的。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述并联回路包括多个防反二极管、第一结点以及第二结点，所述多个防反二极管的阳极分别对应连接至所述多个开关电源的输出端正极，所述多个防反二极管的阴极连接至所述第一结点，所述第一结点连接至所述控制单元的输入端正极，所述控制单元的输入端负极连接至所述第二结点，所述第二结点分别对应连接至所述多个开关电源的输出端负极。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述开关电源为直流输出开关电源；所述负反馈回路包括一电流检测电路、一运放电路、一电压环误差放大电路、一控制电路以及一功率转换电路；其中，所述电流检测电路、运放电路、电压环误差放大电路、控制电路依次首尾相接后连接到所述功率转换电路上以组成所述开关电源的负反馈回路；所述电流检测电路用于检测所述功率转换电路的输出电流并将该输出电流转换为电压信号输出到所述运放电路；所述运放电路用于放大所述电压信号并输出到所述电压环误差放大电路；所述电压环误差放大电路用于根据所接收的放大后的电压信号输出相应的误差放大信号到所述控制电路；所述控制电路用于根据所接收的误差放大信号调节所述功率转换电路的输出电压，以实现每个所述开关电源的输出电压跟随其输出电流的增大而降低的目的；所述功率转换电路用于将交流电压或高压直流电压转换为可供控制单元使用的预设直流电压。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述电流检测电路包括一电流检测芯片、第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述电流检测芯片的电源端连接至所述开关电源的电源端，其电流检测端连接至所述第一电阻的一端，其另一端连接至所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的一端连接至所述第二电阻以及第一电阻之间且作为所述电流检测电路的输出端以输出所述电压信号，其另一端接地。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述电流检测芯片包括BTS443P、BTS6163D芯片。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述电流检测电路包括第四电阻以及第五电阻，所述第四电阻以及所述第五电阻并联后串联在所述开关电源的地端回路之中，所述第四电阻以及所述第五电阻靠近所述电源输出端的一端作为所述电流检测电路的输出端以输出所述电压信号。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述运放电路为同相比例运放电路，其包括一运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第九电容，所述运算放大器的同相输入端连接至所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接至所述电流检测电路的输出端，其反相输入端连接至所述第七电阻与所述第八电阻之间，所述第七电阻的另一端接地，所述第八电阻的另一端连接至所述运算放大器的输出端以作为所述运放电路的输出端，所述第九电容与所述第八电阻并联。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述电压环误差放大电路包括稳压源集成芯片、光耦芯片、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻以及第十一电容，其中，所述第九电阻、第十电阻以及第十一电阻依次串联在所述开关电源的电源端以及地端之间；所述第十二电阻与第十一电阻并联；第十三电阻与第十四电阻串联后的一端连接至第九电阻与第十电阻之间，其另一端连接至所述稳压源集成芯片的阴极；所述集成芯片的参考极连接至第十电阻与第十一电阻之间并作为所述电压环误差放大电路的输入端以输入放大后的电压信号，其阳极接地；所述光耦芯片的阳极连接至第九电阻与第十电阻之间，其阴极连接至所述第十三电阻与第十四电阻之间，其集电极作为所述电压环误差放大电路的输出端连接至所述控制电路，其发射极接地；所述第十五电阻的一端通过第三结点连接至所述光耦芯片的集电极，其另一端连接至参考电压源；所述第十一电容与所述第十三电阻并联。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述控制电路的输入端连接至所述电压环误差放大电路的输出端，其输出端连接至所述功率转换电路以输出驱动信号到所述功率转换电路；其中，所述控制电路包括一控制器，所述控制器用于根据所接收的误差放大信号对应调节驱动信号PWM占空比的大小以增大或减小所述功率转换电路的输出电压。
在本发明提供的风电变桨系统的控制单元的供电电路中，所述功率转换电路包括一输入接口、一变压器以及一开关管，其中，所述变压器一次侧的一端连接至所述输入接口，其另一端连接至所述开关管的漏极，所述变压器二次侧的一端经过一二极管连接至所述开关电源的电源端，其另一端接地，所述开关管的栅极连接至所述控制电路的一输出端以作为所述功率转换电路的驱动信号输入端，所述开关管的源极连接至所述功率转换电路的另一输入端且接地。
本发明实施例提供了一种风电变桨系统的控制单元的供电电路。实施本发明实施例可以实现风电变桨系统的控制单元的供电电源的冗余供电，解决了因控制单元的供电电源发生故障而导致的风力发电设备出现故障的问题，提高了风电变桨系统的可靠性。本发明实施例所采用的供电电路由多个开关电源组成，每个开关电源包括一负反馈回路，通过所述负反馈回路的反馈调整能力以使每个所述开关电源的输出电压跟随其输出电流的增大而降低，进而在每个所述开关电源的内部实现负反馈调节所述输出电流的目的，并通过一并联回路并联多个所述开关电源，以实现多个所述开关电源以均等输出电压输出到所述控制单元的目的，进而可以利用多个所述开关电源为所述控制单元提供冗余供电电源，其中，负反馈回路以及并联回路设计简洁，连线简单，其可行性较高，便于方案实施。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的结构框图；
图2是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的方框原理图；
图3是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的电流检测电路的具体电路图；
图4是本发明另一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的电流检测电路的具体电路图；
图5是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的运放电路的具体电路图；
图6是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的电压环误差放大电路的具体电路图；
图7是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的控制电路的具体电路图；以及
图8是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的功率转换电路的具体电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明提供了一种风电变桨系统的控制单元的供电电路。所述供电电路包括多个开关电源以及一并联回路；其中，每个所述开关电源包括一负反馈回路，所述负反馈回路用于跟随每个所述开关电源的输出电流的增大而降低其输出电压，以实现在每个所述开关电源的内部负反馈调节所述输出电流的目的；所述并联回路用于并联多个所述开关电源，以实现多个所述开关电源以均等输出电压输出到所述控制单元的目的，进而可以实现多个所述开关电源为所述控制单元提供冗余供电电源的目的。具体地，该风电变桨系统的控制单元的供电电路为所述控制单元设计了多个开关电源进行冗余供电，本发明实施例在每个开关电源设计了一负反馈电路，以使每个所述开关电源自身构建一种跟随输出电流的增大而使其自身的输出电压降低的特性，进而通过降低输出电压降低其输出电流，以实现开关电源内部负反馈调节功能，再通过设计了一简单可靠的并联回路，用于并联多个所述开关电源，以实现多个所述开关电源以均等输出电压输出到所述控制单元的目的，进而为该风电变桨系统的控制单元提供冗余备份供电，解决了因控制单元的供电电源发生故障而导致的风力发电设备出现故障的问题，提高了风电变桨系统的可靠性，而且本发明实施例电路简单，实现成本低，具有较高的易用性和实用性。
请参见图1，其是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的结构框图。如图所示，所述供电电路100用于给风电变桨系统的控制单元200提供冗余供电，所述供电电路100包括多个开关电源110以及一并联回路120，其中，每个所述开关电源110包括一负反馈回路111，所述负反馈回路111用于跟随每个所述开关电源110的输出电流的增大而降低其输出电压，以实现在每个所述开关电源110的内部负反馈调节所述输出电流的目的，再将经负反馈回路111反馈调节的输出电流通过所述并联回路120流入到所述控制单元200上；其中，将经负反馈回路111反馈调节的输出电流作为预设目标电流，所述预设目标电流为所述控制单元200所需流入的电流。所述并联回路120用于并联多个所述开关电源110，以实现多个所述开关电源110以均等输出电压输出到所述控制单元的目的，所述控制单元200的电流经所述并联回路120流回到每个所述开关电源110。其中，每个开关电源110通过所述并联回路120为所述控制单元200提供均等电流，例如，当所述控制单元200需要提供3A电流，所述供电电路100包括三个开关电源110，则每个开关电源110给所述控制单元200提供的电流均为1A电流。另外，所述开关电源110为直流输出型开关电源，即所述开关电源110包括直流开关电源以及交直流开关电源。
请参见图2～图8，图2是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的方框原理图；图3是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的电流检测电路的具体电路图；图4是本发明另一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的电流检测电路的具体电路图；图5是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的运放电路的具体电路图；图6是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的电压环误差放大电路的具体电路图；图7是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的控制电路的具体电路图；以及图8是本发明一实施例提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路的功率转换电路的具体电路图。
如图2所示，在一实施例中，所述并联回路包括多个防反二极管D1a、D1b、D1c、第一结点a以及第二结点b，所述多个防反二极管D1a、D1b、D1c的阳极分别对应连接至所述多个开关电源110的输出端正极，所述多个防反二极管D1a、D1b、D1c的阴极连接至所述第一结点a，所述第一结点a连接至所述控制单元200的输入端正极；所述控制单元200的输入端负极连接至所述第二结点b，所述第二结点b分别对应连接至所述多个开关电源的输出端负极。在此不对所述多个防反二极管的数量做具体限制，所述多个防反二极管呈对应设置在每个所述开关电源110与所述控制单元100之间，用于保证所述多个开关电源110的正常工作以及防止误连接操作导致所述多个开关电源110烧毁或所述控制单元烧毁，提高了电路的安全性以及可靠性。
在另一实施例中，所述并联回路还包括多个二极管D2a、D2b、D2c，所述多个二极管D2a、D2b、D2c的阳极连接至第二结点b，所述第二结点b连接至所述控制单元200的输出端负极，所述多个二极管D2a、D2b、D2c的阴极分别对应连接至所述多个开关电源110的输入端负极。
如图2～8所示，在一实施例中，所述负反馈回路111包括电流检测电路1111、运放电路1112、电压环误差放大电路1113、控制电路1114以及功率转换电路1115。其中，所述电流检测电路1111、运放电路1112、电压环误差放大电路1113以及控制电路1114依次首尾相接后连接到所述功率转换电路1115上以组成所述开关电源110的负反馈回路111；所述电流检测电路1111用于检测所述功率转换电路1115的输出电流并将该输出电流转换为电压信号Isense/Isense1输出到所述运放电路1112；所述运放电路1112用于放大所述电压信号Isense/Isense1并输出放大后的电压信号FB_Isense到所述电压环误差放大电路1113；所述电压环误差放大电路1113用于根据放大的电压信号FB_sense输出相应的误差放大信号COMP到所述控制电路1114；所述控制电路1114用于根据所接收的误差放大信号COMP对应调节驱动信号PWM占空比的大小以增大或减小所述功率转换电路1115的输出电压，以实现每个所述开关电源110的输出电压跟随其输出电流的增大而降低的目的，进而通过降低所述开关电源110的输出电压降低其输出电流；所述功率转换电路1115的输出电压包括交流电压或高压直流电压，所述功率转换电路1115用于将交流电压或高压直流电压转换为可供控制单元使用的预设直流电压。
在一实施例中，如图3所示，所述电流检测电路1111包括一电流检测芯片BST、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3，所述电流检测芯片BST的电源Vbb连接至所述开关电源110的电源端FB_VCC，其电流检测端IS连接至所述第一电阻R1的一端，其另一端连接至所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端接地，所述第三电阻R3的一端连接至所述第二电阻R2以及第一电阻R1之间且作为所述电流检测电路1111的输出端以输出所述电压信号Isense，其另一端接地。所述电流检测电路1111还包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及第四电容C4，所述第一电容C1以及第二电容C2的一端连接至直流开关电源110的电源端FB_VCC，其中，将所述开关电源的电源端FB_VCC作为第一电源端，其另一端接地，所述第三电容C3以及第四电容C4的一端连接至第二电源端VCC，其另一端接地，上述电容均用于滤除所述开关电源110输出电压中的纹波以得到直流电压信号，降低输出电压的纹波系数，使波形变得比较平滑，防止外部环境对所述开关电源110输出的电压信号产生电磁干扰，进而导致该信号不稳定。在本实施例中，所述电流检测芯片BTS为具有电流检测功能的集成电路芯片，其包括例如BTS443P、BTS6163D芯片。利用所述电流检测芯片BTS具有电路检测的特性，可以用于检测所述功率转换电路1115的输出电流。在一实施例中，例如本实施例中，可采用例如BTS6163D芯片作为所述电流检测芯片BTS，所述BTS6163D芯片包括五个引脚，即一输入引脚IN、两输出引脚OUT、一电源端引脚Vbb以及一电流检测输出引脚IS。其中，所述电源端引脚Vbb连接至所述开关电源的电源端FB_VCC，其两输出引脚OUT相连后连接至第二电源端VCC，其输入引脚IN接地，其电流检测输出引脚IS连接至第一电阻R1的一端。
在另一实施例中，如图4所示，所述电流检测电路1111＇包括第四电阻R4以及第五电阻R5，所述第四电阻R4以及所述第五电阻R5并联后串联在所述开关电源110的地端回路之中，所述第四电阻R4以及所述第五电阻R5靠近所述电源输出端的一端作为所述电流检测电路1111＇的输出端以输出所述电压信号Isense1。所述电流检测电路1111＇还包括第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7以及第八电容C8，所述第五电容C5以及第六电容C6的一端连接至直流开关电源110的第一电源端FB_VCC，其另一端接地，所述第七电容C7以及第八电容C8的一端连接至第二电源端VCC，其另一端连接至所述电流检测电路1111＇的输出端，上述电容均用于滤除所述开关电源110输出电压中的纹波以得到直流电压信号，降低输出电压的纹波系数，使波形变得比较平滑，防止外部环境对所述开关电源110输出的电压信号产生电磁干扰，进而导致该信号不稳定。
在一实施例中，如图5所示，所述运放电路1112为同相比例运放电路，包括一运算放大器U1、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8以及第九电容C9，所述运算放大器U1的同相输入端连接至所述第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端连接至所述电流检测电路1111/1111＇的输出端，以接收来自所述电流检测电路1111/1111＇的电压信号Isense/Isense1，其反相输入端连接至所述第七电阻R7与所述第八电阻R8之间，所述第七电阻R7的另一端接地，所述第八电阻R8的另一端连接至所述运算放大器U1的输出端以作为所述运放电路1112的输出端，以输出放大后的电压信号FB_Isense，所述第九电容C9与所述第八电阻R8并联。采用运算放大器U1可以获取较高的输入阻抗，对小信号的获取更加精准、真实。所述运放电路1112还包括第十电容C10，所述第十电容C10的一端连接至所述运放电路1112的输入端，其另一端接地，用于滤波。
如图6所示，所述电压环误差放大电路1113包括稳压源集成芯片U2、光耦芯片U3、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15以及第十一电容C11，其中，所述第九电阻R9、第十电阻R10以及第十一电阻R11依次串联在所述开关电源的电源端FB_VCC以及地端GND之间；所述第十二电阻R12与第十一电阻R11并联；第十三电阻R13与第十四电阻R14串联后的一端连接至第九电阻R9与第十电阻R10之间，其另一端连接至所述稳压源集成芯片U2的阴极，所述稳压源集成芯片U2的参考极连接至第十电阻R10与第十一电阻R11之间并作为所述电压环误差放大电路1113的输入端以输入放大后的电压信号FB_Isense，其阳极接地；所述光耦芯片U3由一发光二极管以及一光电三极管组成，所述光耦芯片U3的发光二极管的阳极连接至第九电阻R9与第十电阻R10之间，其阴极连接至所述第十三电阻R13与第十四电阻R14之间，其光电三极管的集电极作为所述电压环误差放大电路1113的输出端连接至所述控制电路1114以输出误差放大信号COMP；其发射极接地；所述第十五电阻R15的一端通过第三结点c连接至所述光耦芯片U3的集电极，其另一端连接至参考电压源VREF；所述第十一电容C11与所述第十三电阻R13并联。其中，所述电压环误差放大电路1113的输出端连接至控制电路1114的输入端。
具体地，当所述运放电路1112放大后的电压信号FB_Isense通过所述电压环误差放大电路1113的输入端输入到所述稳压源集成芯片U2，所述稳压源集成芯片U2为具有恒定电压输出的集成电路芯片，根据所述稳压源集成芯片U2的工作原理可知，所述稳压源集成芯片U2的参考极引脚2的电压保持在一恒定电压值上，可例如为2.5V，当所述参考极引脚2的电压高于2.5V时，即所述开关电源110的输出电流大于预设目标电流时，所述稳压源集成芯片U2输出阻抗降低，所述阳极引脚1与所述阴极引脚3两端的电压差降低，由所述光耦芯片U3的工作原理可知，所述光耦芯片U3的发光二极管导通电流增加，所述光耦芯片U3的光电三极管的基极与发射极之间的阻抗降低，所述第三结点c电势降低，即所述电压环误差放大电路1113输出低电压误差放大信号，所述控制电路1114的控制器根据所接收的低电压误差放大信号降低驱动信号PWM的占空比，进而降低所述功率转换电路1115的输出电压，以实现降低所述开关电源的输出电压的目的，进而通过降低所述开关电源110的输出电压降低其输出电流以实现负反馈调节所述输出电流的目的，最终使得所述输出电流降回到预设目标电流，此时，所述参考极引脚2的电压保持在2.5V；当所述参考极引脚2的电压低于2.5V时，即所述开关电源110的输出电流小于预设目标电流时，所述稳压源集成芯片U2反向截止，所述阳极引脚1与所述阴极引脚3两端的电压差升高，由所述光耦芯片U3的工作原理可知，所述光耦芯片U3的发光二极管关断，所述光电三极管关断，所述第三结点c电势升高，即所述电压环误差放大电路1113输出高电压误差放大信号，所述控制电路1114的控制器根据所接收的高电压误差放大信号增加驱动信号PWM的占空比，进而增加所述功率转换电路1115的输出电压，以实现增加所述开关电源的输出电压的目的，进而通过增加所述开关电源110的输出电压增加其输出电流以实现负反馈调节所述输出电流的目的，最终使得所述输出电流升回到预设目标电流，此时，所述参考极引脚2的电压保持在2.5V。因此，利用所述开关电源110的负反馈回路的反馈调节功能，所述开关电源110可以动态输出一预设目标电流，所述预设目标电流由所述控制单元200所需流入电流所决定。
另外，所述电压环误差放大电路1113还包括第十六电阻R16，上述所有电阻均用于实现电压环误差放大电路1113的分压限流功能，用于调节所述开关电源110输出电压电流特性，其中，所述第十三电阻R13还用于分掉流经所述光耦芯片U3的二极管的电流以确保所述光耦芯片U3的二极管正常关断。
在一实施例中，所述稳压源集成芯片U2包括例如AZ431芯片以及TL431芯片。在一实施例中，例如本实施例中，可采用例如TL431芯片作为所述稳压源集成芯片U2，所述TL431芯片包括三个引脚，即一阳极引脚1、一阴极引脚3以及一参考极引脚2，其中，所述参考极引脚2即为所述电压调节端。所述阳极引脚1接地，所述阴极引脚3连接至所述第十四电阻R14的一端，所述参考极引脚2作为所述电压环误差放大电路1113的输入端连接至运放电路1112的输出端，其中，所述电压环误差放大电路1113还包括第十二电容C12，所述第十二电容C12的一端连接至所述第十电阻R10与第十一电阻R11之间，其另一端连接至所述阴极引脚3。
在一实施例中，例如本实施例中，所述光耦芯片U3为单向光耦芯片，该单向光耦芯片包括一发光二极管以及一光电三极管，其中，该单向光耦芯片的二极管的阳极连接至所述第九电阻R9与第十电阻R10之间，该发光二极管的阴极连接至所述第十三电阻R13与第十四电阻R14之间，该单向光耦芯片的光电三极管的集电极通过第三结点c连接至所述控制电路1114，该光电三极管的发射极接地。
如图7所示，所述控制电路1114包括一控制器U4，所述控制器U4用于根据所接收的误差放大信号COMP对应调节驱动信号PWM占空比的大小以增大或减小所述功率转换电路1115的输出电压，进而实现每个所述开关电源110的输出电压跟随其输出电流的增大而降低的目的。在一实施例中，所述控制器U4包括TL2844、UR2884芯片。在一实施例中，例如本实施例中，可采用例如TL2844芯片作为所述控制器U4，所述TL2844芯片包括八个引脚，即一补偿引脚COMP、一电压反馈引脚VFB、一电流取样引脚IS、一RT/CT引脚、一接地引脚GND、一输出引脚OUT、一电源端引脚VCC以及一参考电源端引脚VREF。其中，将所述控制器U4的所述补偿引脚COMP作为所述控制电路1114的输入端连接至所述电压环误差放大电路1113的输出端，将所述输出引脚OUT作为所述控制电路1114的输出端连接至所述功率转换电路1115的驱动信号输入端。即所述控制器U4通过所述补偿引脚COMP接收所述电压环误差放大电路1113所输出的误差放大信号COMP，进而通过所述输出引脚OUT输出调整后的驱动信号PWM占空比。
另外，所述控制电路1114还包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16以及第十七电容C17。其中，所述第十七电阻R17的两端分别连接至所述参考电源端引脚VREF以及所述补偿引脚COMP；所述第十八电阻R18的两端分别连接至所述参考电源端引脚VREF以及所述RC/CT引脚；所述第九电阻R19的一端连接至所述电流取样引脚IS，另一端连接至所述功率转换电路1115的另一输入端，上述所有电阻均用于实现所述控制电路1114的分压限流功能，用于保护所述控制器U4以及用于调节所述开关电源110输出电压电流特性。所述第十三电容C13的一端连接至所述电源端引脚VCC，其另一端接地；所述第十四电容C14的一端连接至所述参考电源端引脚VREF，其另一端接地；所述第十五电容C15的一端连接至所述补偿引脚COMP，其另一端接地；所述第十六电容C16的一端连接至所述RC/CT引脚，其另一端接地；所述第十七电容C17的一端连接至所述电流取样引脚IS，其另一端接地；上述所有电容均用于实现滤波功能。
如图8所示，所述功率转换电路1115包括一输入接口CON4、一变压器U5、一开关管T1以及一第四二极管D4。在开关电源110中，所述功率转换电路1115用于交流电压或高压直流电压转换为可供控制单元使用的预设直流电压。其中，在一实施例中，所述输入接口CON4可例如为排针接口CON4，所述排针接口CON4包括6个引脚，所述排针接口CON4的1、2引脚连接至所述变压器U5一次侧的一端，其5、6引脚接地，所述变压器U5一次侧的另一端连接至所述开关管T1的漏极引脚2，所述变压器U5二次侧的一端经过一第四二极管D4连接至所述开关电源110的电源端FB_VCC，其另一端接地，所述开关管T1的栅极引脚1连接至所述控制电路1114的输出引脚OUT以作为所述功率转换电路1115的驱动信号输入端，该功率转换电路1115的驱动信号输入端用于接收经所述控制电路1114调整后的驱动信号PWM占空比，所述开关管的源极引脚3连接至所述控制电路1114的电流取样引脚IS。
另外，所述功率转换电路1115还包括第二十阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第三二极管D3以及第五二极管D5。其中，所述第二十电阻R20的一端连接至所述变压器U5一次侧的一端，其另一端连接至所述第三二极管D3的阴极，其阳极与所述开关管T1的漏极引脚2相连并连接至所述变压器U5一次侧的另一端；所述第四二极管D4的阳极连接至变压器U5二次侧的一端，其阴极连接至所述开关电源的电源端FB_VCC；所述第二十一电阻R21的一端连接至所述开关管T1的栅极引脚1，其另一端连接至所述第五二极管D5的阳极，所述第四二极管D4的阴极连接至所述控制电路1114的输出引脚OUT；所述第二十二电阻R22并联在第二十一电阻R21以及所述第五二极管D5的两端；所述第二十三电阻R23的一端连接至所述栅极引脚1，另一端与所述第二十五电阻R25一端相连并连接至所述控制电路1114的电流取样引脚IS，第二十五电阻R25的另一端接地；所述第二十四电阻R24与第二十五电阻R25并联；上述所有电阻均用于实现所述功率转换电路1115的分压限流功能，用于保护所述变压器U5以及开关管T1以及用于调节所述开关电源110输出电压电流特性。所述第十八电容C18的一端连接至所述排针接口CON4的1、2引脚，其另一端接地；所述第十九电容C19与所述第二十电阻并联；所述第二十电容C20的一端连接至所述开关电源的电源端FB_VCC，其另一端接地；上述所有电阻均用于实现滤波功能。
在上述实施例中，本发明实施例提供了一种风电变桨系统的控制单元的供电电路，所述风电变桨系统的控制单元的供电电路包括多个开关电源以及一并联回路，其中，每个开关电源包括一负反馈回路。实施本发明实施例可以实现风电变桨系统的控制单元的供电电源的冗余供电，解决了因控制单元的供电电源发生故障而导致的风力发电设备出现故障的问题，提高了风电变桨系统的可靠性。本发明实施例所采用的供电电路由多个开关电源组成，每个开关电源包括一负反馈回路，通过所述负反馈回路的反馈调整能力以使每个所述开关电源的输出电压跟随其输出电流的增大而降低，进而在每个所述开关电源的内部实现负反馈调节所述输出电流的目的，并通过一并联回路并联多个所述开关电源，以实现多个所述开关电源以均等输出电压输出到所述控制单元的目的，进而可以利用多个所述开关电源为所述控制单元提供冗余供电电源，其中，负反馈回路以及并联回路设计简洁，连线简单，其可行性较高，便于方案实施。
请继续参见图2～8，下面详细说明本发明提供的一种风电变桨系统的控制单元的供电电路100的工作原理。
所述供电电路100包括多个开关电源110以及一并联回路120。其中，每个所述开关电源均包括一负反馈回路111。所述负反馈回路111用于跟随每个所述开关电源的输出电流的增大而降低其输出电压，以实现在每个所述开关电源的内部负反馈调节所述输出电流的目的，再将经负反馈回路111反馈调节的输出电流通过所述并联回路120流入到所述控制单元200上；其中，将经负反馈回路111反馈调节的输出电流作为预设目标电流，所述预设目标电流为所述控制单元200所需流入的电流。所述并联回路120用于并联并联多个所述开关电源，以实现多个所述开关电源以均等输出电压输出到所述控制单元的目的，所述控制单元200的电流经所述并联回路120流回到每个所述开关电源110。其中，每个开关电源110通过所述并联回路120为所述控制单元200提供均等电流。
在一实施例中，所述负反馈回路111包括电流检测电路1111、运放电路1112、电压环误差放大电路1113、控制电路1114以及功率转换电路1115。其中，所述电流检测电路1111、运放电路1112、电压环误差放大电路1113以及控制电路1114依次首尾相接后连接到所述功率转换电路1115上以组成所述开关电源110的负反馈回路111；所述电流检测电路1111用于检测所述功率转换电路1115的输出电流并将该输出电流转换为电压信号Isense/Isense1输出到所述运放电路1112；所述运放电路1112用于放大所述电压信号Isense/Isense1并输出放大后的电压信号FB_Isense到所述电压环误差放大电路1113；所述电压环误差放大电路1113用于根据放大的电压信号FB_sense输出相应的误差放大信号COMP到所述控制电路1114；所述控制电路1114用于根据所接收的误差放大信号COMP对应调节驱动信号PWM占空比的大小以增大或减小所述功率转换电路1115的输出电压，以实现每个所述开关电源110的输出电压跟随其输出电流的增大而降低的目的，进而通过降低所述开关电源110的输出电压降低其输出电流；所述功率转换电路1115用于将交流电压或高压直流电压转换为可供控制单元使用的预设直流电压。
具体地，当所述运放电路1112放大后的电压信号FB_Isense通过所述电压环误差放大电路1113的输入端输入到所述稳压源集成芯片U2，所述稳压源集成芯片U2为具有恒定电压输出的集成电路芯片，根据所述稳压源集成芯片U2的工作原理可知，所述稳压源集成芯片U2的参考极引脚2的电压保持在一恒定电压值上，可例如为2.5V。由图6电路可知，所述参考极引脚2的电流由流经第九电阻R9以及流经第十六电阻R16的电流决定，其中，流经所述第九电阻R9的电流保持不变，当流经所述第十六电阻R16的电流变大时，所述参考极引脚2的电压变大，可例如为所述开关电源110的输出电流大于预设目标电流时，所述参考极引脚2的电压高于2.5V，所述稳压源集成芯片U2正向导通，所述阳极引脚1与所述阴极引脚3两端的电压差降低，由所述光耦芯片U3的工作原理可知，所述光耦芯片U3的发光二极管导通，所述光电三极管导通，所述第三结点c电势降低，即所述电压环误差放大电路1113输出低电压误差放大信号，所述控制电路1114的控制器根据所接收的低电压误差放大信号降低驱动信号PWM占空比，进而降低所述功率转换电路1115的输出电压，以实现降低所述开关电源的输出电压的目的，进而通过降低所述开关电源110的输出电压降低其输出电流以实现负反馈调节所述输出电流的目的，最终使得所述输出电流降回到预设目标电流，此时，所述参考极引脚2的电压仍保持在2.5V；当流经所述第十六电阻R16的电流变小时，所述参考极引脚2的电压变小，可例如为所述开关电源110的输出电流小于预设目标电流时，所述参考极引脚2的电压低于2.5V，所述稳压源集成芯片U2反向截止，所述阳极引脚1与所述阴极引脚3两端的电压差升高，由所述光耦芯片U3的工作原理可知，所述光耦芯片U3的发光二极管关断，所述光电三极管关断，所述第三结点c电势升高，即所述电压环误差放大电路1113输出高电压误差放大信号，所述控制电路1114的控制器根据所接收的高电压误差放大信号增加驱动信号PWM占空比，进而增加所述功率转换电路1115的输出电压，以实现增加所述开关电源的输出电压的目的，进而通过增加所述开关电源110的输出电压增加其输出电流以实现负反馈调节所述输出电流的目的，最终使得所述输出电流升回到预设目标电流，此时，所述参考极引脚2的电压仍保持在2.5V。因此，利用所述开关电源110的负反馈回路的反馈调节功能，所述开关电源110可以动态输出一预设目标电流，所述预设目标电流由所述控制单元200所需流入电流所决定。
以上结合较佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改。

Claims (8)

1.一种风电变桨系统的控制单元的供电电路，其特征在于，包括：多个开关电源以及一并联回路；其中，每个所述开关电源包括一负反馈回路，所述负反馈回路用于跟随每个所述开关电源的输出电流的增大而降低其输出电压，以实现在每个所述开关电源的内部负反馈调节所述输出电流的目的；所述并联回路用于并联多个所述开关电源，以实现多个所述开关电源以均等输出电压输出到所述控制单元的目的；
所述开关电源为直流输出开关电源；所述负反馈回路包括一电流检测电路、一运放电路、一电压环误差放大电路、一控制电路以及一功率转换电路；其中，所述电流检测电路、运放电路、电压环误差放大电路、控制电路依次首尾相接后连接到所述功率转换电路上以组成所述开关电源的负反馈回路；所述电流检测电路用于检测所述功率转换电路的输出电流并将该输出电流转换为电压信号输出到所述运放电路；所述运放电路用于放大所述电压信号并输出到所述电压环误差放大电路；所述电压环误差放大电路用于根据所接收的放大后的电压信号输出相应的误差放大信号到所述控制电路；所述控制电路用于根据所接收的误差放大信号调节所述功率转换电路的输出电压，以实现每个所述开关电源的输出电压跟随其输出电流的增大而降低的目的；所述功率转换电路用于将交流电压或高压直流电压转换为可供控制单元使用的预设直流电压；
所述电压环误差放大电路包括稳压源集成芯片、光耦芯片、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻以及第十一电容，其中，所述第九电阻、第十电阻以及第十一电阻依次串联在所述开关电源的电源端以及地端之间；所述第十二电阻与第十一电阻并联；第十三电阻与第十四电阻串联后的一端连接至第九电阻与第十电阻之间，其另一端连接至所述稳压源集成芯片的阴极；所述集成芯片的参考极连接至第十电阻与第十一电阻之间并作为所述电压环误差放大电路的输入端以输入放大后的电压信号，其阳极接地；所述光耦芯片的阳极连接至第九电阻与第十电阻之间，其阴极连接至所述第十三电阻与第十四电阻之间，其集电极作为所述电压环误差放大电路的输出端连接至所述控制电路，其发射极接地；所述第十五电阻的一端通过第三结点连接至所述光耦芯片的集电极，其另一端连接至参考电压源；所述第十一电容与所述第十三电阻并联。
2.根据权利要求1所述的风电变桨系统的控制单元的供电电路，其特征在于：所述并联回路包括多个防反二极管、第一结点以及第二结点，所述多个防反二极管的阳极分别对应连接至所述多个开关电源的输出端正极，所述多个防反二极管的阴极连接至所述第一结点，所述第一结点连接至所述控制单元的输入端正极，所述控制单元的输入端负极连接至所述第二结点，所述第二结点分别对应连接至所述多个开关电源的输出端负极。
3.根据权利要求1所述的风电变桨系统的控制单元的供电电路，其特征在于：所述电流检测电路包括一电流检测芯片、第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述电流检测芯片的电源端连接至所述开关电源的电源端，其电流检测端连接至所述第一电阻的一端，其另一端连接至所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的一端连接至所述第二电阻以及第一电阻之间且作为所述电流检测电路的输出端以输出所述电压信号，其另一端接地。
4.根据权利要求3所述的风电变桨系统的控制单元的供电电路，其特征在于：所述电流检测芯片包括BTS443P、BTS6163D芯片。
5.根据权利要求1所述的风电变桨系统的控制单元的供电电路，其特征在于：所述电流检测电路包括第四电阻以及第五电阻，所述第四电阻以及所述第五电阻并联后串联在所述开关电源的地端回路之中，所述第四电阻以及所述第五电阻靠近所述电源输出端的一端作为所述电流检测电路的输出端以输出所述电压信号。
6.根据权利要求1所述的风电变桨系统的控制单元的供电电路，其特征在于：所述运放电路为同相比例运放电路，其包括一运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第九电容，所述运算放大器的同相输入端连接至所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接至所述电流检测电路的输出端，其反相输入端连接至所述第七电阻与所述第八电阻之间，所述第七电阻的另一端接地，所述第八电阻的另一端连接至所述运算放大器的输出端以作为所述运放电路的输出端，所述第九电容与所述第八电阻并联。
7.根据权利要求1所述的风电变桨系统的控制单元的供电电路，其特征在于：所述控制电路的输入端连接至所述电压环误差放大电路的输出端，其输出端连接至所述功率转换电路以输出驱动信号到所述功率转换电路；其中，所述控制电路包括一控制器，所述控制器用于根据所接收的误差放大信号对应调节驱动信号PWM占空比的大小以增大或减小所述功率转换电路的输出电压。
8.根据权利要求1所述的风电变桨系统的控制单元的供电电路，其特征在于：所述功率转换电路包括一输入接口、一变压器以及一开关管；其中，所述变压器一次侧的一端连接至所述输入接口，其另一端连接至所述开关管的漏极；所述变压器二次侧的一端经过一二极管连接至所述开关电源的电源端，其另一端接地，所述开关管的栅极连接至所述控制电路的一输出端以作为所述功率转换电路的驱动信号输入端，所述开关管的源极连接至所述功率转换电路的另一输入端且接地。
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