CN202203049U

CN202203049U - 风力发电机组的电动变桨系统

Info

Publication number: CN202203049U
Application number: CN2011203361107U
Authority: CN
Inventors: 申亮; 胡清阳
Original assignee: JIANGSU JINFENG WIND POWER EQUIPMENT MANUFACTURE CO Ltd
Current assignee: Jiangsu Goldwind Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2021-09-08

Abstract

提供了一种风力发电机组的电动变桨系统。所述电动变桨系统包括用于共同驱动所述电动变桨系统的桨叶的多个电机和用于驱动所述多个电机的电机驱动模块。根据本实用新型的通过多个电机驱动一个桨叶的电动变桨系统，在电动变桨系统的各个组成部件的尺寸和重量改变不大的前提下，能够提供更大的驱动功率。另外，由于电动变桨系统的各个组成部件的尺寸和重量的改变不大，因此便于维护人员对设备的维护。

Description

风力发电机组的电动变桨系统

技术领域

本实用新型涉及电动变桨系统，更具体地讲，涉及一种通过多个电机共同驱动一个桨叶的电动变桨系统。

背景技术

变桨系统是变桨变速型风力发电机组的核心子系统之一，它不仅是风力发电机组功率调节的主要手段，同时也是变桨变速型风力发电机组安全停机的唯一手段，这无疑将对变桨系统的可靠性提出极高的要求。

目前，变桨系统主要有电动变桨、液压变桨两种形式。在电动变桨系统中，通过驱动单元驱动电机来驱动桨叶，从而实现桨距角的调节。

图1示出现有技术的电动变桨系统的框图。参照图1，现有技术的电动变桨系统10包括供电单元11、电机驱动单元12、控制单元13和电机M。

供电单元11用于将交流电转换为直流电并将转换的直流电提供给电机驱动单元12和控制单元13。例如，供电单元11接收400V的交流电并将其转换为60V的直流电。此外，供电单元11还可包括作为备用电源的储能单元11a，该储能单元11a用于储存电能。储能单元11a优选为超级电容。

电机驱动单元12在控制单元13的控制下驱动电机M。电机驱动单元12从控制单元13接收用于控制电机M的控制信息，并将驱动信息反馈给控制单元13。电机驱动单元12还可包括用于将从供电单元11接收的直流电(例如，DC60V)转换为适合于驱动电机M的交流电(例如，AC29V)的逆变器(未示出)。

电机M拖动桨叶完成变桨动作。

控制单元13实现电动变桨系统10的逻辑运算和控制。控制单元13还可包括用于将从供电单元11接收的直流电(例如，DC60V)转换为DC24V的变压器(未示出)。

电机驱动单元10还包括测量反馈单元(未示出)。该测量反馈单元连接到电机M并测量与电机驱动单元12的驱动结果有关的信息并将该信息反馈给控制单元13。

此外，控制单元13还可通过总线与上一级控制系统以及其它桨叶的电动变桨系统进行数据交换。

然而，随着现有的风力发电机组逐步走向大型化，风力机的桨叶也越来越长，导致电动变桨系统的驱动负载也越来越重，从而对电动变桨系统驱动的功率的要求也越来越大。然而，驱动功率的增加又导致电动变桨系统的各个组成部件的尺寸和重量变大。

但是由于变桨系统是安装在风力发电机组的轮毂内部并且轮毂内部空间往往又较为狭小，这导致变桨系统的各部分部件的尺寸以及重量会有较多的要求和限制。

另外，各个组成部件的尺寸和重量的增加会导致维护人员在维护时难以搬运这些部件，从而对设备的维护带来极大的困难。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了通过多个电机驱动一个桨叶的电动变桨系统。

根据本实用新型的一种用于风力发电机组的电动变桨系统，包括：用于共同驱动所述电动变桨系统的桨叶的多个电机；用于驱动所述多个电机的电机驱动模块。

另外，所述多个电机为同步电机并且所述电机驱动模块包括供电单元、电机驱动单元和控制单元，其中，供电单元将交流电变换为直流电后提供给电机驱动单元和控制单元，电机驱动单元在控制单元的控制下同时驱动所述多个电机。

另外，所述电动变桨系统还包括：连接到控制单元的用于测量并反馈与电机驱动单元的驱动结果有关的信息的测量反馈单元。

另外，控制单元基于测量反馈单元反馈的信息确定控制信息。

另外，所述多个电机为异步电机，所述电机驱动模块包括多个子驱动模块，其中，所述多个子驱动模块中的每个子驱动模块驱动所述多个电机中的与该子驱动模块对应的电机。

另外，每个子驱动模块包括供电单元、电机驱动单元和控制单元，其中，供电单元将交流电变换为直流电后提供给电机驱动单元和控制单元，控制单元根据控制信息控制电机驱动单元驱动电机。

另外，每个控制单元连接到所述电动变桨系统的总线。

另外，每个控制单元将对应的控制信息通过总线发送给其它控制单元。

另外，每个控制单元基于对应的控制信息和其它控制单元提供的控制信息确定其控制信息是否正确，当确定对应的控制信息不正确时，控制对应的电机驱动单元来停止电机的驱动。

根据本实用新型的通过多个电机驱动一个桨叶的电动变桨系统，在电动变桨系统的各个组成部件的尺寸和重量改变不大的前提下，能够提供更大的驱动功率。

另外，由于电动变桨系统的各个组成部件的尺寸和重量的改变不大，因此便于维护人员对设备的维护。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：

图1是现有技术的电动变桨系统的框图。

图2是根据本实用新型实施例的通过多个电机驱动桨叶的电动变桨系统。

图3是根据本实用新型另一实施例的通过多个电机驱动桨叶的电动变桨系统。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述根据本实用新型的多个电机驱动桨叶的电动变桨系统。

图2是根据本实用新型实施例的通过多个电机驱动桨叶的电动变桨系统。参照图2，根据本实用新型实施例的电动变桨系统100包括用于共同驱动桨叶的多个电机M-1、M-2、M-3...M-n，其中，n为大于2的整数。优选地，n为4。

在电动变桨系统中，电机与桨叶之间的传动方式一般采用外齿圈形式，也可采用免维护的皮带形式。因此，优选地，可将所述多个电机M-1、M-2、M-3...M-n均匀地布置在桨叶与电机的连接部件的变桨轴承的周围。

优选地，所述多个电机为异步电机。

以下，为了描述的方便，假设所述电动变桨系统包括4个电机，即n＝4。

根据本实用新型实施例的电动变桨系统100还包括与每一个电机对应的电机驱动模块110-1、110-2、110-3和110-4。

每个电机驱动模块110可包括供电单元111、电机驱动单元112和控制单元113。

供电单元111用于将交流电转换为直流电并将转换的直流电提供给电机驱动单元112和控制单元114。例如，供电单元111接收400V的交流电并将其转换为60V的直流电。此外，供电单元111还可包括作为备用电源的储能单元111a，该储能单元111a用于储存电能以在供电单元111提供的电能低于预定值时提供电能。储能单元11a优选为超级电容。

电机驱动单元112在控制单元113的控制下驱动电机M。电机驱动单元112从控制单元113接收用于控制电机M的控制信息并基于控制信息对电机M进行控制。此外，电机驱动单元112还可将用于驱动电机M的驱动信息反馈给控制单元113。控制器单元113可基于反馈的驱动信息确定电机驱动单元112的驱动操作是否正常。电机驱动单元112还可包括用于将从供电单元111接收的直流电(例如，DC 60V)转换为适合于驱动电机M的交流电(例如，AC29V)的逆变器(未示出)。

电机114拖动桨叶完成变桨动作。

控制单元113实现电动变桨系统100的逻辑运算和控制。控制单元113还可包括用于将从供电单元111接收的直流电(例如，DC60V)转换为DC24V的变压器(未示出)。

电动变桨系统100还包括测量反馈单元(未示出)。该测量反馈单元用于测量与电机驱动单元112的驱动结果有关的信息并将该信息反馈给控制单元113。其中，所述与电机驱动单元112的驱动结果有关的信息包括桨叶的位置信息。控制单元113基于测量反馈单元反馈的信息确定控制信息以控制所述电机驱动单元112驱动电机M，从而完成变桨的逻辑控制。可选地，每个电机驱动模块可包括所述测量反馈单元。

另外，如图2所示，电机驱动模块110的控制单元113可通过总线相互连接，使得控制单元113之间可以实现数据共享。

如上所述，根据本实用新型的电动变桨系统100中，每个电机都具有单独的闭环反馈控制系统。为了防止多个电机驱动时可能产生的不协调的问题，根据本实用新型的电动变桨系统100可采用四余度控制方法。即，当4个反映同样控制参数的控制信息中的至少两个完全相同时，所述至少两个信息被确认为是正确的，而其余的信息则被认为是错误的。

以下，将具体描述在根据本实用新型的电动变桨系统100中实施四余度控制的示例。电机驱动模块110的控制单元113通过总线接收其它电机驱动模块的控制单元113用于控制对应的电机驱动单元的控制信息。例如，控制单元113-1通过总线接收控制单元113-2发送给电机驱动单元112-2的控制信息、控制单元113-3发送给电机驱动单元112-3的控制信息以及控制单元113-4发送给电机驱动单元112-4的控制信息，并将接收的三个控制信息以及控制单元113-1发送给电机驱动单元112-1的控制信息相比较。基于比较结果，控制单元113-1可确定发送给电机驱动单元112-1控制信息是否准确以及其它三个控制信息是否准确。另外，控制单元113-1可将比较结果通知给其它三个控制单元，以使具有错误的控制信息的控制单元停止驱动与其对应的电机。

虽然在上述描述中由控制单元113-1执行比较以及确定过程，但是由于控制信息在四个控制单元之间是共享的，因此每个控制单元都可进行上述比较以及确定的过程。另外，所述比较以及确定的过程可由连接到所述总线的电动变桨系统100的上位控制器(未示出)来执行。

图3是根据本实用新型另一实施例的通过多个电机驱动桨叶的电动变桨系统200。参照图3，根据本实用新型实施例的电动变桨系统200包括用于驱动桨叶的多个电机M-1、M-2、M-3...M-n，其中，n为大于2的整数。优选地，n为4。

与图2所示的电动变桨系统100相比较，图3所示的电动变桨系统200中，由一个电机驱动单元来控制所述多个电机。优选地，所述多个电机为同步电机。

与图2所示的电动变桨系统100相似地，在图3所示的电动变桨系统200中，所述多个电机M-1、M-2、M-3...M-n均匀地布置在桨叶与电机的连接部件的变桨轴承的周围。

电动变桨系统200可包括供电单元211、电机驱动单元212和控制单元213。

供电单元211用于将交流电转换为直流电并将转换的直流电提供给电机驱动单元212和控制单元213。例如，供电单元211接收400V的交流电并将其转换为60V的直流电。此外，供电单元211还可包括作为备用电源的储能单元211a，该储能单元211a用于储存电能。储能单元211a优选为超级电容。

电机驱动单元212在控制单元213的控制下同时驱动电机M-1至M-n。电机驱动单元212从控制单元213接收用于控制电机M-1至M-n的控制信息并基于控制信息对电机M-1至M-n进行控制。此外，电机驱动单元212还可将用于驱动电机M-1至M-n的驱动反馈给控制单元113。控制器单元113可基于反馈的驱动信息确定电机驱动单元112的驱动操作是否正常。电机驱动单元212还可包括用于将从供电单元211接收的直流电(例如，DC60V)转换为适合于驱动电机M-1至M-n的交流电(例如，AC29V)的逆变器(未示出)。

电机M-1至M-n拖动桨叶完成变桨动作。

控制单元213实现电动变桨系统200的逻辑运算和控制。控制单元213还可包括用于将从供电单元211接收的直流电(例如，DC60V)转换为DC24V的变压器(未示出)。

所述电动变桨系统200还可包括测量反馈单元(未示出)。该反馈单元用于测量与电机驱动单元212的驱动结果有关的信息并将该信息反馈给控制单元213，所述与电机驱动单元212的驱动结果有关的信息包括桨叶的位置信息。控制单元213基于测量反馈单元反馈的信息确定控制信息以控制所述电机驱动单元212驱动电机M-1至M-n，从而完成变桨的逻辑控制。

另外，由于电动变桨系统的各个组成部件的尺寸和重量的改变不大，因此便于维护为人员设备的维护。

虽然已表示和描述了本实用新型的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims

1.一种用于风力发电机组的电动变桨系统，其特征在于，包括：

用于共同驱动所述电动变桨系统的桨叶的多个电机；

用于驱动所述多个电机的电机驱动模块。

2.根据权利要求1所述的电动变桨系统，其特征在于，所述多个电机为同步电机并且所述电机驱动模块包括供电单元、电机驱动单元和控制单元，

其中，供电单元将交流电变换为直流电后提供给电机驱动单元和控制单元，

电机驱动单元在控制单元的控制下同时驱动所述多个电机。

3.根据权利要求2所述的电动变桨系统，其特征在于，还包括：连接到控制单元的用于测量并反馈与电机驱动单元的驱动结果有关的信息的测量反馈单元。

4.根据权利要求3所述的电动变桨系统，其特征在于，控制单元基于测量反馈单元反馈的信息确定控制信息。

5.根据权利要求1所述的电动变桨系统，其特征在于，所述多个电机为异步电机，

所述电机驱动模块包括多个子驱动模块，其中，所述多个子驱动模块中的每个子驱动模块驱动所述多个电机中的与该子驱动模块对应的电机。

6.根据权利要求5所述的电动变桨系统，其特征在于，每个子驱动模块包括供电单元、电机驱动单元和控制单元，

控制单元根据控制信息控制电机驱动单元驱动电机。

7.根据权利要求6所述的电动变桨系统，其特征在于，每个控制单元连接到所述电动变桨系统的总线。

8.根据权利要求6所述的电动变桨系统，其特征在于，还包括：

连接到控制单元的用于测量并反馈与电机驱动单元的驱动结果有关的信息的测量反馈单元。

9.根据权利要求7所述的电动变桨系统，其特征在于，每个控制单元将对应的控制信息通过总线发送给其它控制单元。

10.根据权利要求9所述的电动变桨系统，其特征在于，每个控制单元基于对应的控制信息和其它控制单元提供的控制信息确定其控制信息是否正确，

当确定对应的控制信息不正确时，控制对应的电机驱动单元来停止电机的驱动。