CN110630439A - 一种偏航电机的安全控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏航电机的安全控制系统及控制方法，该控制系统包括控制电路和主电路，控制电路包括安全继电器和急停开关，安全继电器具有多组输入接口，每组输入接口包括两个输入端口，至少一组的两个输入端口与急停开关串联连接并形成输入回路，其余输入接口的两个输入端口之间通过短接形成输入回路；还包括三相交流接触器，安全继电器的开关部与三相交流接触器的线包串联连接，三相交流接触器的主触点串联在偏航电机的主电路中，三相交流接触器的主触点在三相交流接触器的线包得电时闭合。本发明在需要急停或扭缆等安全情况时能有效的对偏航电机进行控制，使得偏航电机安全快速的停止工作，同时有效保证现场维护人员和机组的安全。

Description

一种偏航电机的安全控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，具体涉及一种偏航电机的安全控制系统及控制方法。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械能，机械能再带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机主要由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱和塔基等组成。

偏航系统是风力发电机组系统中一个重要的组成部分，偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。

大中型风力发电机组一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向；偏航系统一般包括感应风向的风向标、偏航电机、偏航行星齿轮减速器、偏航制动器（偏航阻尼或偏航卡钳）、回转体大齿轮等；其中偏航电机是偏航系统运行的动力来源，偏航电机的运行主要靠主电路来实现，主电路主要用于对偏航电机提供三相电源从而使得偏航电机启动，其工作原理具体如下：风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制系统中，控制系统经过比较处理后接通主电路并给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，回转体大齿轮是与塔筒固定在一起的，由此偏航电机通过回转体大齿轮带动机舱转动，使得风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。

现有技术中，偏航系统在实际运行中存在以下几个方面的问题：1、维护人员在风场进行现场服务时，常常会使用到手动偏航系统。比如在常规的偏航系统维护时，维护人员通常需要给偏航轴承涂抹润滑油，在这个操作过程中需要手动偏航，如果操作不当偏航轴承可能会压着维护人员的手指。一旦出现这种紧急情况，需要马上停止偏航。而目前风机设计中，主要考虑的是机组的安全。一般都将极限开关作为电缆扭转的最后一级保护。这一级保护是假设偏航计数器或者计算机控制失灵时，持续向某一方向偏航时间过长，触发极限开关，引起控制系统的安全继电器动作，停止偏航。并没有将维护人员经常使用的急停按钮作为停止偏航的保护。2、风力发电机的运行环境一般比较恶劣，而偏航变频器多采用精密的电子器件，对环境要求相对要高一些。如果在极端的低温条件下，直接启动偏航变频器，可能导致偏航变频器不能正常工作或者是损坏。3、目前偏航电机多采用软启动器控制启动，避免偏航电机启动时出现过高的尖峰电流，但是它的启动电流小，启动力矩也小。但是大功率的风电机组，尤其是海上风机机组的机舱系统质量大，所需要的偏航电机启动力矩也大，偏航软启提供的启动力矩不足以启动偏航电机。同时，软启动器只能解决偏航电机启动的问题，偏航电机的正反转，仍然需要通过PLC、接触器和继电器的切换电路控制换相，电路非常复杂，故障点多；如果出现切换不当，易出现电机损坏和火花，引起事故。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种安全有效的偏航电机控制系统，使得偏航电机能够适应风电机组运行的恶劣环境，并且适用于大功率机组，同时又能够保障风场维护人员的安全，在紧急情况下，能用维护人员熟悉的方式快速的停止偏航系统。

另外，本发明还提供一种偏航电机的控制方法，以解决偏航电机在大功率机组恶劣环境的适应性以及手动偏航紧急情况下不能安全快速的停止工作的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种偏航电机的安全控制系统，所述控制系统包括控制电路和主电路，所述控制电路包括安全继电器和急停开关，所述安全继电器具有多组输入接口，每组所述输入接口包括两个输入端口，其中至少一组的两个所述输入端口与所述急停开关串联连接并形成输入回路，其余所述输入接口的两个输入端口之间通过短接形成输入回路，所述安全继电器的开关部在所述安全继电器的输入接口全部形成输入回路时闭合；还包括三相交流接触器，所述安全继电器的开关部与所述三相交流接触器的线包串联连接，所述三相交流接触器的主触点串联在偏航电机的主电路中，所述三相交流接触器的主触点在所述三相交流接触器的线包得电时闭合。

这样，当出现安全情况需要马上停止偏航时，现场维护人员立即按下急停开关，此时急停开关断开，与急停开关串联连接的安全继电器的该组输入回路断开，从而使得安全继电器的开关部断开，安全继电器的开关部断开后，其所在回路断开，使得三相交流接触器的线包失电，进而使得三相交流接触器的主触点断开，三相交流接触器的主触点所在的主电路断开，主电路停止向偏航电机供电，偏航电机失电而停止工作，从而实现停止偏航。

本发明的控制系统在具体使用时，可以根据需要将急停开关安装在适宜操作并且安全的位置，一方面使得在需要停止偏航时，现场维护人员能在安全范围内按下急停开关停止偏航，由此保证了现场维护人员和机组的安全，另一方面也方便现场维护人员的操作，从而在出现安全情况时能及时的按下急停开关来停止偏航。因此，本发明在出现需要急停或扭缆等安全情况时能有效的对偏航电机进行控制，使得偏航电机安全快速的停止工作，同时有效保证现场维护人员和机组的安全。

优选的，所述急停开关包括安装在塔基上的塔基急停按钮和安装在机舱上的机舱急停按钮，所述塔基急停按钮和所述机舱急停按钮串联连接。

这样，将塔基和机舱上都安装相应的急停按钮，同时将两个急停按钮进行串联连接，这样在偏航过程中，如果出现紧急情况，只要现场维护人员按下塔基和机舱任一位置的急停按钮都能使安全继电器的开关部断开，三相交流接触器的线包失电，偏航电机的主回路断开，从而实现停止偏航，保障机组和维护人员安全的目的。同时在塔基和机舱两个位置都安装急停按钮，方便现场维护人员根据情况需要选择最近的急停按钮进行操作，从而使得偏航电机能快速的停止工作。

优选的，所述塔基急停按钮和所述机舱急停按钮均具有两组触点，所述塔基急停按钮和所述机舱急停按钮的两组触点分别与所述安全继电器的两组输入接口串联形成输入回路，所述安全继电器的开关部具有两个常开触点，所述安全继电器的两个常开触点串联连接后再与所述三相交流接触器的线包串联。

这样，将塔基急停按钮和机舱急停按钮均采用两组触点，两组触点再分别与安全继电器的两组输入接口进行串联，安全继电器也设置两个常开触点，这样，塔基急停按钮、机舱急停按钮和安全继电器之间形成两个控制回路，当其中一个控制回路中的某个部分失效时，另外一个控制回路仍可以继续工作，完成对偏航电机的急停控制，从而进一步保证了现场维护人员和机组的安全，实现控制电路的冗余设计。

优选的，还包括偏航限位电路，所述偏航限位电路包括偏航限位开关和第一继电器，所述第一继电器的电磁部与所述偏航限位开关串联连接，所述第一继电器的开关部串联在所述安全继电器的开关部和所述三相交流接触器的线包之间，所述第一继电器的开关部在所述第一继电器的电磁部得电时闭合。

在实际偏航过程中，机舱是可以顺时针旋转也可以逆时针旋转的，在偏航过程中，如果机舱总是朝向一个方向旋转是肯定不行的，因为机舱底部大齿圈内部布置着多根电缆，机舱旋转电缆也就跟着扭转，所以为了防止电缆扭转破坏特地控制机舱同一方向旋转圈数不得超过设定角度（一般为65°）；偏航限位开关在正常工作时为闭合状态，当有外力作用在偏航限位开关上时，偏航限位开关将断开，此处当机舱旋转达到设定角度时，偏航限位开关将会被触发而变成断开状态，此时第一继电器的电磁部断电，第一继电器的开关部断开，安全继电器的开关部和三相交流接触器的线包之间断开，即三相交流接触器的线包断电，三相交流接触器的主触点断开，主电路处于断开状态，偏航电机不工作；只有当机舱在正常角度内旋转时，偏航限位开关闭合，第一继电器的电磁部得电，第一继电器的开关部闭合，安全继电器的开关部和三相交流接触器的线包之间连通，与此同时，当机舱急停按钮和塔基急停按钮都未按下时，安全继电器的开关部闭合，此时的三相交流接触器的线包才能得电，三相交流接触器的主触点才能闭合，主电路导通，偏航电机正常工作。因此，此时只有在机舱在正常角度内旋转且急停开关未按下时，偏航电机才能正常工作，进一步提高了机组工作的安全性。

优选的，还包括为所述控制电路提供电能的供电电路，所述供电电路包括依次串联连接的电源、凸轮开关、温控器和第二继电器的电磁部，所述温控器包括温度检测部和温控开关部，所述温度检测部用于对变频器所在的控制柜的温度进行检测，所述温控开关部在所述温度检测部的温度达到设定值时闭合，所述第二继电器的开关部具有两个常开触点，其中一个所述常开触点并联在所述温控开关部的两端，另一个所述常开触点的一端连接在所述凸轮开关和所述温控开关部之间，另一端用于与所述控制电路进行连接，所述第二继电器的开关部在所述第二继电器的电磁部得电时闭合。

这样，由于风力发电机在长期停机且环境温度过低时，启动偏航系统，由于偏航变频器内部多采用精密的电子元器件，恶劣的低温环境可能会导致电子元器件无法正常工作；因此本方案中通过设置温控器，温控器可以设定温度，当温控器的温度检测部达到设定值时，温控器的温控开关部才闭合；具体操作时，当需要启动偏航电机时，按下凸轮开关使其为闭合状态，当环境温度过低时，温控器的温控开关部将始终处于断开状态，供电电路断开，偏航电机的控制电路失电，三相交流接触器的线包也将一直处于失电状态，三相交流接触器的主触点断开，主电路断开，偏航电机不工作；当变频器所在控制柜内的温度加热达到温控器的温度检测部的设定值时，温控器的温控开关部闭合，第二继电器的电磁部得电，第二继电器的电磁部得电，第二继电器的开关部闭合，电源通过与控制电路连接的其中一个常开触点向控制电路供电，这时，当温度再次低于温控器的设定温度时，第二继电器通过自身的常开触点形成自锁电路，第二继电器的电磁部仍然处于得电状态，电源向控制电路正常供电。

优选的，所述主电路中包括变频器，所述变频器为交-直-交变频器，所述变频器连接在三相电源和偏航电机之间，所述变频器用于将三相电源的交流电通过交-直-交变频变压后输出给偏航电机。

这样，通常偏航电机在工频启动时会产生一个很大的起动电流，变频器是交-直-交型，交流侧先将三相交流电整流成直流，再从直流逆变成相位相差120°的三相交流电，从而使得逆变产生的交流电的电压幅值和频率都是可以通过变频器内部晶闸管的导通时间来调节；因此当使用变频器启动时，由于变频器输出的电压和频率都是可以改变的，所以可以将电压和频率逐渐增加到偏航电机上，因此偏航电机的起动电流和冲击都要会减小，同时加速时间都是可以通过参数进行设置，从而实现偏航电机的低压低频启动，能耗更低。

优选的，还包括能耗制动电路，所述能耗制动电路包括斩波器和制动电阻，所述变频器内设有依次连接的整流器、直流链路和逆变器，所述斩波器的输入端连接在所述直流链路上，所述斩波器的输出端与所述制动电阻连接。

这样，当偏航电机突然紧急停机时，大惯性的偏航电机减速将会导致变频器中的直流链路电压升高，当直流链路电压超出控制程序定义的极限值时，斩波器开始工作，将变频器中间直流链路与制动电阻接通，直流链路中过剩的电量通过制动电阻泄放，制动电阻损耗产生的能耗会降低直流链路电压，从而对变频器进行保护；当直流链路电压降低到程序定义的安全电压值后，斩波器停止工作，断开直流链路与制动电阻的连接。

优选的，所述主电路与三相电源连接的三条支路上均设有熔断器，所述熔断器连接在所述主电路上最接近三相电源的位置。

这样，熔断器是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器；主要用作短路和过电流的保护器，通过设置熔断器，且将熔断器连接在主电路上最接近三相电源的位置，这样使得出现短路和过电流时，熔断器能第一时间断开主电路和三相电源之间的连接，使得主电路停止工作，使得主电路中的电器元件和偏航电机得到有效的保护。

优选的，所述主电路中还设有滤波电抗器，所述滤波电抗器的输入端与所述变频器的输出端连接。

这样，当三相电源经过变频器的交-直-交处理后，从变频器输出的交流电中会存在一定的谐波，这些谐波会严重危害主电路中的其它电器元件和偏航电机，通过将变频器的输出连接到滤波电抗器，通过滤波电抗器来吸收产生的谐波，从而有效保护主电路中其它的电器元件和偏航电机的使用安全。

一种偏航电机的控制方法，采用上述的偏航电机的安全控制系统，当需要停止偏航时，通过按下急停按钮，使得安全继电器与急停按钮连接的输入回路断开，安全继电器的开关部断开，三相交流接触器的线包断电，三相交流接触器的主触点断开，主电路断开，主电路停止向偏航电机供电，偏航电机停止工作；或当偏航限位开关受外力而被触发，使得三相交流接触器的线包断电，三相交流接触器的主触点断开，主电路断开，主电路停止向偏航电机供电，偏航电机停止工作。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中控制电路的电路图；

图2为本发明具体实施方式中供电电路的电路图；

图3为本发明具体实施方式中主电路的电路图。

附图标记说明：安全继电器1、安全继电器的开关部2、塔基急停按钮3、机舱急停按钮4、第一继电器的电磁部5、第一继电器的开关部6、偏航限位开关7、三相交流接触器的线包8、三相交流接触器的主触点9、凸轮开关10、温度检测部11、温控开关部12、第二继电器的电磁部13、第二继电器的开关部14、熔断器15、变频器16、滤波电抗器17、微型断路器18、偏航电机19、斩波器20、制动电阻21。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如附图1到附图3所示，一种偏航电机的安全控制系统，控制系统包括控制电路和主电路，控制电路包括安全继电器1和急停开关，安全继电器1具有多组输入接口，每组输入接口包括两个输入端口，其中至少一组的两个输入端口与急停开关串联连接并形成输入回路，其余输入接口的两个输入端口之间通过短接形成输入回路，安全继电器的开关部2在安全继电器1的输入接口全部形成输入回路时闭合；还包括三相交流接触器，安全继电器的开关部2与三相交流接触器的线包8串联连接，三相交流接触器的主触点9串联在偏航电机19的主电路中，三相交流接触器的主触点9在三相交流接触器的线包8得电时闭合。

这样，当出现安全情况需要马上停止偏航时，现场维护人员立即按下急停开关，此时急停开关断开，与急停开关串联连接的安全继电器1的该组输入回路断开，从而使得安全继电器的开关部2断开，安全继电器的开关部2断开后，其所在回路断开，使得三相交流接触器的线包8失电，进而使得三相交流接触器的主触点9断开，三相交流接触器的主触点9所在的主电路断开，主电路停止向偏航电机19供电，偏航电机19失电而停止工作，从而实现停止偏航。

本发明的控制系统在具体使用时，可以根据需要将急停开关安装在适宜操作并且安全的位置，一方面使得在需要停止偏航时，现场维护人员能在安全范围内按下急停开关停止偏航，由此保证了现场维护人员和机组的安全，另一方面也方便现场维护人员的操作，从而在出现安全情况时能及时的按下急停开关来停止偏航。因此，本发明在出现安全情况时能有效的对偏航电机19进行控制，使得偏航电机19安全快速的停止工作，同时有效保证现场维护人员和机组的安全。

在本具体实施例中，急停开关包括安装在塔基上的塔基急停按钮3和安装在机舱上的机舱急停按钮4，塔基急停按钮3和机舱急停按钮4串联连接。

这样，将塔基和机舱上都安装相应的急停按钮，同时将两个急停按钮进行串联连接，这样在偏航过程中，如果出现紧急情况，只要现场维护人员按下塔基和机舱任一位置的急停按钮都能使安全继电器的开关部2断开，三相交流接触器的线包8失电，偏航电机19的主回路断开，从而实现停止偏航，保障机组和维护人员安全的目的。同时在塔基和机舱两个位置都安装急停按钮，方便现场维护人员根据情况需要选择最近的急停按钮进行操作，从而使得偏航电机19能快速的停止工作。在实际使用过程中，急停开关还可以根据实际操作的需要包括设置在其它位置的急停按钮，以更加方便对偏航电机的控制。

在本具体实施例中，塔基急停按钮3和机舱急停按钮4均具有两组触点，塔基急停按钮3和机舱急停按钮4的两组触点分别与安全继电器1的两组输入接口串联形成输入回路，安全继电器的开关部2具有两个常开触点，安全继电器1的两个常开触点串联连接后再与三相交流接触器的线包8串联。

这样，将塔基急停按钮3和机舱急停按钮4均采用两组触点，两组触点再分别与安全继电器1的两组输入接口进行串联，安全继电器1也设置两个常开触点，这样，塔基急停按钮3、机舱急停按钮4和安全继电器1之间形成两个控制回路，当其中一个控制回路中的某个部分失效时，另外一个控制回路仍可以继续，保证对偏航电机进行断开操作，完成对偏航电机19的急停控制，从而进一步保证了现场维护人员和机组的安全，实现控制电路的冗余设计。同时，还可以根据需要，用类似的方法，串接入其它关键位置的急停信号，如在轮毂安装急停按钮，控制急停回路断开。

在本具体实施例中，安全继电器1可以采用pilz公司的PNOZXV3型号的安全继电器1，当然在实际使用时，也可以采用其它公司的安全继电器1，PNOZXV3型号的安全继电器1具有三组输入接口，每组输入接口有两个输入端口，其开关部有两个三联动的常开触点，只有当该安全继电器1的三组输入接口信号回路都完全闭合时，其两个常开触点才会闭合，具体连接时，将最左侧的输入接口用导线进行短接，将塔基急停按钮3和机舱急停按钮4的两组触点串联后分别连接在剩余两个输入接口处，从而使得塔基急停按钮3和机舱急停按钮4都能实现对偏航电机19的急停控制。当然，在具体使用时，也可以采用控制电路设计中常用的安全继电器型号。

在本具体实施例中，还包括偏航限位电路，偏航限位电路包括偏航限位开关7和第一继电器，第一继电器的电磁部5与偏航限位开关7串联连接，第一继电器的开关部6串联在安全继电器的开关部2和三相交流接触器的线包8之间，第一继电器的开关部6在第一继电器的电磁部5得电时闭合。

在实际偏航过程中，机舱是可以顺时针旋转也可以逆时针旋转的，在偏航过程中，如果机舱总是朝向一个方向旋转是肯定不行的，因为机舱底部大齿圈内部布置着多根电缆，机舱旋转电缆也就跟着扭转，所以为了防止电缆扭转破坏特地控制机舱同一方向旋转圈数不得超过设定角度（一般为65°）；偏航限位开关7在正常工作时为闭合状态，当有外力作用在偏航限位开关7上时，偏航限位开关7将断开，此处当机舱旋转达到设定角度时，偏航限位开关7将将承受外力被触发而变成断开状态，此时第一继电器的电磁部5断电，第一继电器的开关部6断开，断开安全继电器的开关部2和三相交流接触器的线包8之间的连接，即三相交流接触器的线包8断电，三相交流接触器的主触点9断开，主电路处于断开状态，偏航电机19不工作；只有当机舱在正常角度内旋转时，偏航限位开关7不受外力，处于闭合状态，第一继电器的电磁部5得电，第一继电器的开关部6闭合，安全继电器的开关部2和三相交流接触器的线包8之间连通，与此同时，当机舱急停按钮4和塔基急停按钮3都未按下时，安全继电器的开关部2闭合，此时的三相交流接触器的线包8才能得电，三相交流接触器的主触点9才能闭合，主电路导通，偏航电机19正常工作。因此，此时只有在机舱在正常角度内旋转且急停开关未按下时，偏航电机19才能正常工作，进一步提高了机组工作的安全性。

在本实施例中，还包括为控制电路提供电能的供电电路，供电电路包括依次串联连接的电源、凸轮开关10、温控器和第二继电器的电磁部13，温控器包括温度检测部11和温控开关部12，温度检测部11用于对变频器所在的控制柜的温度进行检测，温控开关部12在温度检测部11的温度达到设定值时闭合，第二继电器的开关部14具有两个常开触点，其中一个常开触点并联在温控开关部12的两端，另一个常开触点的一端连接在凸轮开关10和温控开关部12之间，另一端用于与控制电路进行连接，第二继电器的开关部14在第二继电器的电磁部13得电时闭合。温控器是设置在变频器的附近，用于检测变频器的工作环境温度，避免变频器低温启动造成损坏。

综上：第二继电器的电磁部13得电的条件是：凸轮开关10闭合，温度检测部11检测到温度高于设定值，温度检测开关12闭合

第一继电器的电磁部5得电的条件是：偏航限位开关7处于正常闭合状态。

这样，由于风力发电机在长期停机且环境温度过低时，启动偏航系统，由于偏航变频器内部多采用精密的电子元器件，恶劣的低温环境可能会导致电子元器件无法正常工作，因此本方案中设置温控器，温控器可以设定温度，当温控器的温控检测部11达到设定值时，温控器的温控开关部12才闭合；具体操作时，当需要启动偏航电机19时，按下凸轮开关10使其为闭合状态，当环境温度过低时，温控器的温控开关部12将始终处于断开状态，第二继电器电磁部13始终无法得电，第二继电器开关部14处于断开状态，供电电路断开，偏航电机19的控制电路失电，三相交流接触器的线包8也将一直处于失电状态，三相交流接触器的主触点9断开，主电路断开，偏航电机19不工作；当变频器所在的控制柜的温度升高达到温控器的温控检测部11的设定值时，温控器的温控开关部12闭合，第二继电器的电磁部13得电，第二继电器的开关部14闭合，电源通过与控制电路连接的其中一个常开触点向控制电路供电，这时，当温度再次低于温控器的设定温度时，第二继电器通过自身的常开触点形成自锁电路，第二继电器的电磁部13仍然处于得电状态，电源向控制电路正常供电。

这样，凸轮开关10闭合，温控器的温度在可启动范围内，第二继电器的开关部14的两个常开触点闭合，这是机组第一次启动时第二继电器的得电条件；如果在机组运行过程中温控器的温度低到启动设定温度，第二继电器有自锁电路，并不会断电，因为如果机组在一直运行期间处于通电状态，内部有温度，不会处于冻僵无法启动状态，可以提高机组的运行效率。

这样，增加温控器自锁电路后，当机组长期处于低温状态启动时，首先会对控制系统的器件进行加热，当控制柜内的温度达到设定的启动温度时，温控器的温控开关部12才闭合，控制电路才允许上电。一旦机组上电运行，即使控制柜内温度低于设定温度，因为机组一直处于运行状态，器件都处于通电状态，所以控制电路需要正常运行，这时候通过自锁电路，即使温控器的温控开关部12断开，也不会影响控制电路正常供电。

在本具体实施例中，主电路中包括变频器16，变频器16为交-直-交变频器，变频器16连接在三相电源和偏航电机19之间，变频器16用于将三相电源的交流电通过交-直-交变频变压后输出给偏航电机19。

这样，通常偏航电机19在工频启动时会产生一个很大的起动电流，变频器16是交-直-交型，交流侧先将三相交流电整流成直流，再从直流逆变成相位相差120°的三相交流电，从而使得逆变产生的交流电的电压幅值和频率都是可以通过变频器16内部晶闸管的导通时间来调节；因此当使用变频器16启动时，由于变频器16输出的电压和频率都是可以改变的，所以可以将电压和频率逐渐增加到偏航电机19上，因此偏航电机19的起动电流和冲击都要会减小，同时加速时间都是可以通过参数进行设置，从而实现偏航电机19的低压低频启动，能耗更低。在对偏航电机19进行换相时，通过改变变频器16内部逆变管的开关顺序即可实现，当需要偏航电机19正转时，通过改变逆变管的开关顺序将逆变出来的交流电相位控制为0°、120°、240°；当需要反转时，通过改变逆变管的开关顺序将逆变出来的交流电相位控制为0°、240°、120°，由此实现电机正反转。以往设计中，常采用接触器继电器等电路来完成偏航电机19换相的切换，经常出现换相不当，电机烧毁现象；采用变频器16来控制换相，整个主电路的结构也从复杂变为简单，同时减少了机组的故障点，提高机组运行的可靠性。变频器16具体使用时可以在市面上进行采购。

所以变频器16启动三相交流接触器的主触点9动作的启动条件为：

1）安全继电器1得电，其常开触点K1、K2闭合；

2）偏航限位开关7正常得电闭合。

在本具体实施例中，还包括能耗制动电路，能耗制动电路包括斩波器20和制动电阻21，变频器16内设有依次连接的整流器、直流链路和逆变器，斩波器20的输入端连接在直流链路上，斩波器20的输出端与制动电阻21连接。

这样，当偏航电机19突然紧急停机时，大惯性的偏航电机19减速将会导致变频器16中的直流链路电压升高，当直流链路电压超出控制程序定义的极限值时，斩波器20开始工作，将变频器16中间直流链路与制动电阻21接通，直流链路中过剩的电量通过制动电阻21泄放，制动电阻21损耗产生的能耗会降低直流链路电压，从而对变频器16进行保护；当直流链路电压降低到程序定义的安全电压值后，斩波器20停止工作，断开直流链路与制动电阻21的连接。

在本具体实施例中，主电路与三相电源连接的三条支路上均设有熔断器15，熔断器15连接在主电路上最接近三相电源的位置。

这样，熔断器15是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器；主要用作短路和过电流的保护器，通过设置熔断器15，且将熔断器15连接在主电路上最接近三相电源的位置，这样使得出现短路和过电流时，熔断器15能第一时间断开主电路和三相电源之间的连接，使得主电路停止工作，使得主电路中的电器元件和偏航电机19得到有效的保护。

在本具体实施例中，主电路中还设有滤波电抗器17，滤波电抗器17的输入端与变频器16的输出端连接。

这样，当三相电源经过变频器16的交-直-交处理后，从变频器16输出的交流电中会存在一定的谐波，这些谐波会严重危害主电路中的其它电器元件和偏航电机19，通过将变频器16的输出连接到滤波电抗器17，通过滤波电抗器17来吸收产生的谐波，从而有效保护主电路中其它的电器元件和偏航电机19的使用安全。

在本具体实施例中，偏航系统中有多个偏航电机19，三相电源依次经过熔断器15、三相交流接触器的主触点9、变频器16、滤波电抗器17后输出多个支路，每个支路对应连接一个偏航电机19，在每个支路上还设有微型断路器18。

一种偏航电机的控制方法，采用上述的偏航电机19的控制系统，当需要停止偏航时，通过按下急停按钮，使得安全继电器1与急停按钮连接的输入回路断开，安全继电器1的开关部2断开，三相交流接触器的线包8断电，三相交流接触器的主触点9断开，主电路断开，主电路停止向偏航电机19供电，偏航电机19停止工作。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种偏航电机的安全控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制电路和主电路，所述控制电路包括安全继电器和急停开关，所述安全继电器具有多组输入接口，每组所述输入接口包括两个输入端口，其中至少一组的两个所述输入端口与所述急停开关串联连接并形成输入回路，其余所述输入接口的两个输入端口之间通过短接形成输入回路，所述安全继电器的开关部在所述安全继电器的输入接口全部形成输入回路时闭合；还包括三相交流接触器，所述安全继电器的开关部与所述三相交流接触器的线包串联连接，所述三相交流接触器的主触点串联在偏航电机的主电路中，所述三相交流接触器的主触点在所述三相交流接触器的线包得电时闭合。

2.根据权利要求1所述的偏航电机的安全控制系统，其特征在于，所述急停开关包括安装在塔基上的塔基急停按钮和安装在机舱上的机舱急停按钮，所述塔基急停按钮和所述机舱急停按钮串联连接。

3.根据权利要求2所述的偏航电机的安全控制系统，其特征在于，所述塔基急停按钮和所述机舱急停按钮均具有两组触点，所述塔基急停按钮和所述机舱急停按钮的两组触点分别与所述安全继电器的两组输入接口串联形成输入回路，所述安全继电器的开关部具有两个常开触点，所述安全继电器的两个常开触点串联连接后再与所述三相交流接触器的线包串联。

4.根据权利要求3所述的偏航电机的安全控制系统，其特征在于，还包括偏航限位电路，所述偏航限位电路包括偏航限位开关和第一继电器，所述第一继电器的电磁部与所述偏航限位开关串联连接，所述第一继电器的开关部串联在所述安全继电器的开关部和所述三相交流接触器的线包之间，所述第一继电器的开关部在所述第一继电器的电磁部得电时闭合。

5.根据权利要求1所述的偏航电机的安全控制系统，其特征在于，所述主电路中包括变频器，所述变频器为交-直-交变频器，所述变频器连接在三相电源和偏航电机之间，所述变频器用于将三相电源的交流电通过交-直-交变频变压后输出给偏航电机。

6.根据权利要求5所述的偏航电机的安全控制系统，其特征在于，还包括为所述控制电路提供电能的供电电路，所述供电电路包括依次串联连接的电源、凸轮开关、温控器和第二继电器的电磁部，所述温控器包括温度检测部和温控开关部，所述温度检测部用于对变频器所在的控制柜的温度进行检测，所述温控开关部在所述温度检测部的温度达到设定值时闭合，所述第二继电器的开关部具有两个常开触点，其中一个所述常开触点并联在所述温控开关部的两端，另一个所述常开触点的一端连接在所述凸轮开关和所述温控开关部之间，另一端用于与所述控制电路进行连接，所述第二继电器的开关部在所述第二继电器的电磁部得电时闭合。

7.根据权利要求6所述的偏航电机的安全控制系统，其特征在于，还包括能耗制动电路，所述能耗制动电路包括斩波器和制动电阻，所述变频器内设有依次连接的整流器、直流链路和逆变器，所述斩波器的输入端连接在所述直流链路上，所述斩波器的输出端与所述制动电阻连接。

8.根据权利要求6所述的偏航电机的安全控制系统，其特征在于，所述主电路与三相电源连接的三条支路上均设有熔断器，所述熔断器连接在所述主电路上最接近三相电源的位置。

9.根据权利要求6所述的偏航电机的安全控制系统，其特征在于，所述主电路中还设有滤波电抗器，所述滤波电抗器的输入端与所述变频器的输出端连接。

10.一种偏航电机的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的偏航电机的安全控制系统，当需要停止偏航时，通过按下急停按钮，使得安全继电器与急停按钮连接的输入回路断开，安全继电器的开关部断开，三相交流接触器的线包断电，三相交流接触器的主触点断开，主电路断开，主电路停止向偏航电机供电，偏航电机停止工作；或当偏航限位开关受外力而被触发，使得三相交流接触器的线包断电，三相交流接触器的主触点断开，主电路断开，主电路停止向偏航电机供电，偏航电机停止工作。

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