CN113339192B - 一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法，包括以下步骤：S1、接收上位机发送的使能指令并打开电机抱闸，然后接收上位机发送的位置指令和速度指令，计算得到桨叶转动时的目标位置和目标速度，并按照桨叶的目标速度控制电机工作直至将桨叶转动至目标位置；S2、桨叶转动至目标位置后，接收上位机发送的去使能指令并关闭电机抱闸，完成变桨操作。本发明提供一种针对驱动电机一体化的变桨专用电机的驱动变桨控制方法。

Description

一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法
技术领域
本发明涉及风电领域。更具体地说，本发明涉及一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法。
背景技术
目前风电变桨的动力控制都采用电机+驱动分体式方案。这种方案布线较多，安装复杂，需要高空作业的工时较多。为了减少安装空间，减少高空作业工时，菲仕研发了风电变桨一体机。这种新型的驱控一体式的电机，具有高功率密度，体积小，重量轻，运输与布线简单，安装调试工时小，大大节约客户的成本。一体机需要适应风电变桨控制功能的算法，嵌入到一体机中，来解决风电变桨的控制与安全逻辑问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种针对驱动电机一体化的变桨专用电机的驱动变桨控制方法。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法，包括以下步骤：
S1、接收上位机发送的使能指令并打开电机抱闸，然后接收上位机发送的位置指令和速度指令，计算得到桨叶转动时的目标位置和目标速度，并按照桨叶的目标速度控制电机工作直至将桨叶转动至目标位置；
S2、桨叶转动至目标位置后，接收上位机发送的去使能指令并关闭电机抱闸，完成变桨操作。
优选的是，所述的一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法中，S1中计算得到桨叶转动时的目标速度的方法包括以下步骤：
S1.1、根据所述速度指令，确定桨叶的初始目标速度；
S1.2、根据所述位置指令中的桨叶的目标位置和电机编码器反馈的桨叶的实际位置，计算此时桨叶位置的偏差值，并将所述偏差值输入到PID算法模块中，通过PID算法模块计算得到PID输出速度；
S1.3、将得到的桨叶的初始目标速度与所述PID输出速度进行比较，取二者中较小的作为桨叶优化后的目标速度。
优选的是，所述的一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法中，S1.1中桨叶的初始目标速度的确定方法包括以下步骤：
S1.11获取电机母线电压，并根据母线电压计算出电机可以旋转的最大转速；
S1.12将得到的电机可以旋转的最大转速与所述速度指令中电机的转速进行比较，取二者中较小的作为桨叶的初始目标速度。
优选的是，所述的一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法中，其特征在于，在S1或S2中，若出现报警的情况，则进行步骤：
S3、检测桨叶是否处于顺浆位置，若是则回到S1，若不是则进入S4；
S4、打开电机抱闸，控制桨叶进行回桨，然后再次检测桨叶是否处于顺浆位置，若是则回到S1，若不正常则回到S3。
优选的是，所述的一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法中，在S1之前，还包括：
检测电机驱动是否正常，若正常则进入S1，若不正常则进入S3。
优选的是，所述的一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法中，S4中控制桨叶进行回桨时，包括以下步骤：
S4.1、预先设定桨叶回桨时的最大速度V1和加减速时的最大加速度a1；
S4.2、检查桨叶是否处于静止状态，若处于则进入到S4.3，若不处于则进入到S4.5；
S4.3、根据V1和a1，计算桨叶按照a1从静止加速到V1后马上减速到静止所需要转动的最小角度W1，然后根据桨叶的当前位置与目标位置，选择桨叶回桨转动的方向，此时桨叶回桨所需转动的角度W2大于W1；
S4.4、根据V1和a1计算回桨过程中桨叶的加速时间t1、在最大速度下转动的时间t2以及桨叶的减速时间t3，并按照先加速后匀速再减速的顺序完成桨叶回桨；
S4.5、获取桨叶的当前速度V2以及其转动至目标位置的剩余角度W3，计算桨叶按照当前方向以a1进行减速至静止所需转动的角度W4，若W4小于W3，则进入S4.6，若W4大于W3，则进入S4.7；
S4.6、回到S4.3；
S4.7、桨叶首先以a1减速至静止，然后回到S4.2。
本发明基于菲仕的驱动器平台，利用驱动器内置PLC功能，把控制算法嵌入到一体机的驱动单元，应用于风电变桨用驱动一体式电机的驱动器单元，控制变桨电机完成变桨功能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的驱动变桨控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明的实施例提供一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法，包括以下步骤：
检测电机驱动是否正常，若正常则进入S1，若不正常则进入S3；
S1、接收上位机发送的使能指令并打开电机抱闸，然后接收上位机发送的位置指令和速度指令，计算得到桨叶转动时的目标位置和目标速度，并按照桨叶的目标速度控制电机工作直至将桨叶转动至目标位置；
具体的：计算得到桨叶转动时的目标速度的方法包括以下步骤：
S1.1、根据所述速度指令，确定桨叶的初始目标速度；
具体的：
S1.11获取电机母线电压，并根据母线电压计算出电机可以旋转的最大转速；
S1.12将得到的电机可以旋转的最大转速与所述速度指令中电机的转速进行比较，取二者中较小的作为桨叶的初始目标速度；
S1.2、根据所述位置指令中的桨叶的目标位置和电机编码器反馈的桨叶的实际位置，计算此时桨叶位置的偏差值，并将所述偏差值输入到PID算法模块中，通过PID算法模块计算得到PID输出速度；
S1.3、将得到的桨叶的初始目标速度与所述PID输出速度进行比较，取二者中较小的作为桨叶优化后的目标速度；
S2、桨叶转动至目标位置后，接收上位机发送的去使能指令并关闭电机抱闸，完成变桨操作；
S3、检测桨叶是否处于顺浆位置，若是则回到S1，若不是则进入S4；
S4、打开电机抱闸，控制桨叶进行回桨，然后再次检测桨叶是否处于顺浆位置，若是则回到S1，若不正常则回到S3；
具体的，控制桨叶进行回桨时，包括以下步骤：
S4.1、预先设定桨叶回桨时的最大速度V1和加减速时的最大加速度a1；
S4.2、检查桨叶是否处于静止状态，若处于则进入到S4.3，若不处于则进入到S4.5；
S4.3、根据V1和a1，计算桨叶按照a1从静止加速到V1后马上减速到静止所需要转动的最小角度W1，然后根据桨叶的当前位置与目标位置，选择桨叶回桨转动的方向，此时桨叶回桨所需转动的角度W2大于W1；
S4.4、根据V1和a1计算回桨过程中桨叶的加速时间t1、在最大速度下转动的时间t2以及桨叶的减速时间t3，并按照先加速后匀速再减速的顺序完成桨叶回桨；
S4.5、获取桨叶的当前速度V2以及其转动至目标位置的剩余角度W3，计算桨叶按照当前方向以a1进行减速至静止所需转动的角度W4，若W4小于W3，则进入S4.6，若W4大于W3，则进入S4.7；
S4.6、回到S4.3；
S4.7、桨叶首先以a1减速至静止，然后回到S4.2。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (3)

1.一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、接收上位机发送的使能指令并打开电机抱闸，然后接收上位机发送的位置指令和速度指令，计算得到桨叶转动时的目标位置和目标速度，并按照桨叶的目标速度控制电机工作直至将桨叶转动至目标位置；
S2、桨叶转动至目标位置后，接收上位机发送的去使能指令并关闭电机抱闸，完成变桨操作；
其中，在S1或S2中，若出现报警的情况，则进行步骤：
S3、检测桨叶是否处于顺浆位置，若是则回到S1，若不是则进入S4；
S4、打开电机抱闸，控制桨叶进行回桨，然后再次检测桨叶是否处于顺浆位置，若是则回到S1，若不正常则回到S3；
具体的，S4中控制桨叶进行回桨时，包括以下步骤：
S4.1、预先设定桨叶回桨时的最大速度V1和加减速时的最大加速度a1；
S4.2、检查桨叶是否处于静止状态，若处于则进入到S4.3，若不处于则进入到S4.5；
S4.3、根据V1和a1，计算桨叶按照a1从静止加速到V1后马上减速到静止所需要转动的最小角度W1，然后根据桨叶的当前位置与目标位置，选择桨叶回桨转动的方向，此时桨叶回桨所需转动的角度W2大于W1；
S4.4、根据V1和a1计算回桨过程中桨叶的加速时间t1、在最大速度下转动的时间t2以及桨叶的减速时间t3，并按照先加速后匀速再减速的顺序完成桨叶回桨；
S4.5、获取桨叶的当前速度V2以及其转动至目标位置的剩余角度W3，计算桨叶按照当前方向以a1进行减速至静止所需转动的角度W4，若W4小于W3，则进入S4.6，若W4大于W3，则进入S4.7；
S4.6、回到S4.3；
S4.7、桨叶首先以a1减速至静止，然后回到S4.2；
此外，在S1之前，还包括：
检测电机驱动是否正常，若正常则进入S1，若不正常则进入S3。
2.如权利要求1所述的一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法，其特征在于，S1中计算得到桨叶转动时的目标速度的方法包括以下步骤：
S1.1、根据所述速度指令，确定桨叶的初始目标速度；
S1.2、根据所述位置指令中的桨叶的目标位置和电机编码器反馈的桨叶的实际位置，计算此时桨叶位置的偏差值，并将所述偏差值输入到PID算法模块中，通过PID算法模块计算得到PID输出速度；
S1.3、将得到的桨叶的初始目标速度与所述PID输出速度进行比较，取二者中较小的作为桨叶优化后的目标速度。
3.如权利要求2所述的一种风电变桨用电机的驱动变桨控制方法，其特征在于，S1.1中桨叶的初始目标速度的确定方法包括以下步骤：
S1.11获取电机母线电压，并根据母线电压计算出电机可以旋转的最大转速；
S1.12将得到的电机可以旋转的最大转速与所述速度指令中电机的转速进行比较，取二者中较小的作为桨叶的初始目标速度。
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