CN203685473U - 冗余驱动切换箱及风电变桨切换箱 - Google Patents

冗余驱动切换箱及风电变桨切换箱 Download PDF

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仇一鸣
张静
陈君
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Abstract

本实用新型提供一种冗余驱动切换箱及风电变桨箱，其中，该冗余驱动切换箱包括一切换开关和一切换电机；所述切换开关包括一和第一风机桨叶的第一变桨驱动器电连接的第一触点、一和第二风机桨叶的第二变桨驱动器电连接的第二触点、一和所述第一风机桨叶的变桨电机电连接的电机触点和用于在第一变桨驱动器异常时将所述第一触点和所述电机触点连接切换成所述第二触点和所述电机触点连接的一转轴；所述切换电机带动所述转轴转动。本实用新型克服了现有风机的三个桨叶的变桨驱动器相互独立、只要一个损坏就不能实现对应的桨叶变桨的缺陷，通过切换，实现了先后驱动三台变桨电机，以完成顺桨动作，确保风力发电机不会有倾覆的危险。

Description

冗余驱动切换箱及风电变桨切换箱
技术领域
本实用新型涉及一种冗余驱动切换箱及风电变桨切换箱，尤其涉及风电变桨伺服驱动系统的冗余驱动切换箱及风电变桨切换箱。
背景技术
风电变桨系统是一种风力发电机桨叶调节装置，根据风速的变化情况随时调节桨叶迎角，控制吸收的机械能。风力较大时，通过调节装置使桨叶迎角减小；风力小时，通过调节装置使桨叶迎角增大，一方面保证获取最大的能量，同时减少风力对风机的冲击。
在兆瓦级风电变桨伺服驱动方案中，变桨驱动器发生故障后的应急运行方案是大家一直关注的问题。因为一个风力发电机的三个桨叶的变桨电机相互独立，且分别由三个独立的变桨驱动器驱动，一旦其中一个变桨驱动器发生故障（即使其它变桨驱动器完好），相应的变桨电机就无法完成顺桨动作。虽然一般认为，只要有一个桨叶完成顺桨（顺桨是指风力发电机在停止工作时，将螺旋桨的桨叶转到与风方向接近平行状态的操纵动作，此时桨叶顺着气流的方向，减小空气阻力。），风力发电机就没有倾覆的危险，但没有完成顺桨的桨叶在极限风况下仍会承受较大的载荷，可能引起局部损伤。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的同一风机的不同桨叶的变桨驱动器相互独立、一旦某个变桨驱动器损坏就不能实现对应的桨叶变桨的缺陷，提供一种即使有变桨驱动器损坏，也能通过自由切换桨叶对应的变桨驱动器，以实现所有桨叶变桨的冗余驱动切换箱及风电变桨切换箱。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种冗余驱动切换箱，其特点是，所述冗余驱动切换箱包括一切换开关和一切换电机；
所述切换开关包括一和第一风机桨叶的第一变桨驱动器电连接的第一触点、一和第二风机桨叶的第二变桨驱动器电连接的第二触点、一和所述第一风机桨叶的变桨电机电连接的电机触点和用于在第一变桨驱动器异常时将所述第一触点和所述电机触点连接切换成所述第二触点和所述电机触点连接的一转轴；
所述切换电机带动所述转轴转动。
较佳地，所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点均包括一第一相、一第二相、一第三相；
所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点的第一相分别与第一变桨驱动器、第二变桨驱动器和变桨电机的U相电连接，即：所述第一触点的第一相与第一变桨驱动器的U相电连接、所述第二触点的第一相与第二变桨驱动器的U相电连接、所述电机触点的第一相与变桨电机的U相电连接；
所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点的第二相分别与第一变桨驱动器、第二变桨驱动器和变桨电机的V相电连接，即：所述第一触点的第二相与第一变桨驱动器的V相电连接、所述第二触点的第二相与第二变桨驱动器的V相电连接、所述电机触点的第二相与变桨电机的V相电连接；
所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点的第三相分别与第一变桨驱动器、第二变桨驱动器和变桨电机的W相电连接，即：所述第一触点的第三相与第一变桨驱动器的W相电连接、所述第二触点的第三相与第二变桨驱动器的W相电连接、所述电机触点的第三相与变桨电机的W相电连接。
较佳地，所述切换开关为一凸轮开关。所述凸轮开关是一种现有器件，市售可得。
较佳地，所述切换开关为一万能转换开关。所述万能转换开关是一种现有器件，市售可得。
较佳地，所述切换电机为一减速电机。
一种风电变桨切换箱，其特点是，所述风电变桨切换箱包括三个上述的冗余驱动切换箱，所述三个冗余驱动切换箱的所述转轴为同轴（即三个所述转轴同步转动或合并为一个轴），且所述三个冗余驱动切换箱的第一风机桨叶和第二风机桨叶分别为一风机的第一号桨叶和所述风机的一第二号桨叶、所述第二号桨叶和所述风机的一第三号桨叶、所述第三号桨叶和所述第一号桨叶。
本实用新型的积极进步效果在于：只要有一台变桨驱动器功能完好，就能通过切换，先后驱动三台变桨电机，以完成顺桨动作，使得三个桨叶不会因风力过大而产生损伤，确保风力发电机不会有倾覆的危险。
附图说明
图1为本实用新型的风机变桨切换箱的单层万能转换开关的结构示意图。
图2为本实用新型的风机变桨切换箱的第一层万能转换开关的连接关系示意图。
图3为本实用新型的变桨驱动器正常工作的驱动示意图。
图4为本实用新型的变桨驱动器异常工作的第一种驱动示意图。
图5为本实用新型的变桨驱动器异常工作的第二种驱动示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
实施例
一种冗余驱动切换箱包括一第一切换开关和一切换电机；所述第一切换开关包括一和第一风机桨叶的第一变桨驱动器电连接的第一触点、一和第二风机桨叶的第二变桨驱动器电连接的第二触点、一和所述第一风机桨叶的变桨电机电连接的电机触点和用于在第一变桨驱动器异常时将所述第一触点和所述电机触点连接切换成所述第二触点和所述电机触点连接的一转轴；所述切换电机带动所述转轴转动。
所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点的U相、V相和W相分别与第一变桨驱动器、第二变桨驱动器和变桨电机的U相、V相和W相电连接。
在另一实施例中使用上述冗余驱动切换箱的一种风电变桨切换箱，包括一第二切换开关和一减速电机。所述第二切换开关包括九个单层的万能转换开关和一转轴，所述转轴贯穿九个单层的万能转换开关。所述减速电机带动所述转轴转动。
参见图1，每个单层的万能转换开关均包括三组、共六个触点，每组选一个触点组合成一电机触点14，其它触点分别为第一触点11、第二触点12、和第三触点13。
九个单层的万能转换开关中，第一层万能转换开关21的连接关系，参见图2，为：第一触点和一风机的第一号桨叶的第一变桨驱动器31的U相电连接，第二触点和所述风机的第二号桨叶的第二变桨驱动器32的U相电连接，第三触点和所述风机的第三号桨叶的第三变桨驱动器33的U相电连接，电机触点和所述第一号桨叶的第一变桨电机41的U相电连接；
九个单层的万能转换开关中，第二层万能转换开关的连接关系为：第一触点和所述第一变桨驱动器的V相电连接，第二触点和所述第二变桨驱动器的V相电连接，第三触点和所述第三变桨驱动器的V相电连接，电机触点和所述第一号桨叶的第一变桨电机的V相电连接；
九个单层的万能转换开关中，第三层万能转换开关的连接关系为：第一触点和所述第一变桨驱动器的W相电连接，第二触点和所述第二变桨驱动器的W相电连接，第三触点和所述第三变桨驱动器的W相电连接，电机触点和所述第一号桨叶的第一变桨电机的W相电连接；
九个单层的万能转换开关中，第四层万能转换开关的连接关系为：第一触点和所述第二变桨驱动器的U相电连接，第二触点和所述第三变桨驱动器的U相电连接，第三触点和所述第一变桨驱动器的U相电连接，电机触点和所述第二号桨叶的第二变桨电机的U相电连接；
九个单层的万能转换开关中，第五层万能转换开关的连接关系为：第一触点和所述第二变桨驱动器的V相电连接，第二触点和所述第三变桨驱动器的V相电连接，第三触点和所述第一变桨驱动器的V相电连接，电机触点和所述第二号桨叶的第二变桨电机的V相电连接；
九个单层的万能转换开关中，第六层万能转换开关的连接关系为：第一触点和所述第二变桨驱动器的W相电连接，第二触点和所述第三变桨驱动器的W相电连接，第三触点和所述第一变桨驱动器的W相电连接，电机触点和所述第二号桨叶的第二变桨电机的W相电连接；
九个单层的万能转换开关中，第七层万能转换开关的连接关系为：第一触点和所述第三变桨驱动器的U相电连接，第二触点和所述第一变桨驱动器的U相电连接，第三触点和所述第二变桨驱动器的U相电连接，电机触点和所述第三号桨叶的第三变桨电机的U相电连接；
九个单层的万能转换开关中，第八层万能转换开关的连接关系为：第一触点和所述第三变桨驱动器的V相电连接，第二触点和所述第一变桨驱动器的U相电连接，第三触点和所述第二变桨驱动器的V相电连接，电机触点和所述第三号桨叶的第三变桨电机的V相电连接；
九个单层的万能转换开关中，第九层万能转换开关的连接关系为：第一触点和所述第三变桨驱动器的W相电连接，第二触点和所述第一变桨驱动器的U相电连接，第三触点和所述第二变桨驱动器的W相电连接，电机触点和所述第三号桨叶的第三变桨电机的W相电连接。
由上可知，第一层、第二层和第三层的万能转换开关，第四层、第五层和第六层的万能转换开关，第七层、第八层和第九层的万能转换开关分别等同于三个冗余切换箱的第一切换开关。且这三个冗余切换箱的转轴合并成本实施的风机变桨切换箱的第二切换开关的转轴，也就是说，所述第二切换开关的所述转轴用于在变桨驱动器异常时将所述第一触点和所述电机触点连接切换成所述第二触点和所述电机触点连接或所述第三触点和所述电机触点连接。
具体地说，参见图3，第一变桨驱动器31、第二变桨驱动器32、第三变桨驱动器33、第一变桨电机41、第二变桨电机42、第三变桨电机43均按照上述连接关系和风电变桨切换箱1连接。
当三个变桨驱动器均正常工作时，每一层万能转换开关的第一触点均和电机触点连接，图3中箭头表示驱动关系，即第一变桨驱动器31驱动第一变桨电机41、实现第一号桨叶变桨，第二变桨驱动器32驱动第二变桨电机42、实现第二号桨叶变桨，第三变桨驱动器33驱动第三变桨电机43、实现第三号桨叶变桨。
当有一台变桨驱动器（如第一变桨驱动器31）异常时，未异常的变桨驱动器（第二变桨驱动器32、第三变桨驱动器33）先驱动对应的变桨电机（第二变桨电机42、第三变桨电机43），然后所述减速电机带动所述转轴转动，使得每个单层的万能转换开关中第二触点和电机触点连接（此时的驱动关系变换为：参见图4，第二变桨驱动器32驱动第一变桨电机41，第三变桨驱动器33驱动第二变桨电机42，第一变桨驱动器31驱动第三变桨电机43，再利用第二变桨驱动器32实现第一号桨叶变桨），或使得每个单层的万能转换开关中第三触点和电机触点连接（此时的驱动关系变换为：参见图5，第一变桨驱动器31驱动第二变桨电机42，第二变桨驱动器32驱动第三变桨电机43，第三变桨驱动器33驱动第一变桨电机41，再利用第三变桨驱动器33实现第一号桨叶变桨），也就是利用未异常的变桨驱动器驱动异常的变桨驱动器对应的变桨电机，从而实现异常的变桨驱动器对应的桨叶变桨。
当有两台变桨驱动器异常时，和一台变桨驱动器异常时类似，只需要通过所述减速电机多次带动所述转轴转动，经过多次切换，就可利用唯一未异常的变桨驱动器驱动异常的两台变桨驱动器对应的两台变桨电机，从而实现所述第一号桨叶、所述第二号桨叶和所述第三号桨叶变桨。
采用本实施例所述的风电变桨切换箱后，三台变桨驱动器和三台变桨电机的对应关系就如一个3乘以3的矩阵，每一台变桨电机都可以通过切换而由三台变桨驱动器控制。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种冗余驱动切换箱，其特征在于，所述冗余驱动切换箱包括一切换开关和一切换电机； 
所述切换开关包括一和第一风机桨叶的第一变桨驱动器电连接的第一触点、一和第二风机桨叶的第二变桨驱动器电连接的第二触点、一和所述第一风机桨叶的变桨电机电连接的电机触点和用于在第一变桨驱动器异常时将所述第一触点和所述电机触点连接切换成所述第二触点和所述电机触点连接的一转轴； 
所述切换电机带动所述转轴转动。 
2.如权利要求1所述的冗余驱动切换箱，其特征在于，所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点均包括一第一相、一第二相、一第三相； 
所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点的第一相分别与第一变桨驱动器、第二变桨驱动器和变桨电机的U相电连接； 
所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点的第二相分别与第一变桨驱动器、第二变桨驱动器和变桨电机的V相电连接； 
所述第一触点、所述第二触点和所述电机触点的第三相分别与第一变桨驱动器、第二变桨驱动器和变桨电机的W相电连接。 
3.如权利要求1所述的冗余驱动切换箱，其特征在于，所述切换开关为一凸轮开关。 
4.如权利要求1所述的冗余驱动切换箱，其特征在于，所述切换开关为一万能转换开关。 
5.如权利要求1所述的冗余驱动切换箱，其特征在于，所述切换电机为一减速电机。 
6.一种风电变桨切换箱，其特征在于，所述风电变桨切换箱包括三个如权利要求1-5中任意一项所述的冗余驱动切换箱，所述三个冗余驱动切换箱的所述转轴为同轴，且所述三个冗余驱动切换箱电连接的第一风机桨叶和第二风机桨叶分别为一风机的第一号桨叶和所述风机的一第二号桨叶、所述 第二号桨叶和所述风机的一第三号桨叶、所述第三号桨叶和所述第一号桨叶。 
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