CN205565876U - 风力发电机组的供电控制装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电机组的供电控制装置和系统。所述供电控制装置包括：交流启动单元、直流启动单元、受控于所述交流启动单元的第一交流开关，以及受控于所述直流启动单元的第一直流开关；所述第一交流开关与所述第一直流开关并联连接在电控柜主系统与电网之间；所述直流启动单元与所述电控柜主系统连接。本实用新型的技术方案实现了在低电压穿越过程中，保证电控柜主系统供电稳定，正常运行。

Description

风力发电机组的供电控制装置和系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的供电控制装置和系统。

背景技术

现有风力发电机组中，电控柜主系统可通过交流接触器开关与电网实现控制连接，利用电网供电进行正常工作。在低电压穿越时，交流接触器容易断开而导致主电源被切断，进而影响电控柜主系统不能正常运行。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种风力发电机组的供电控制装置和系统，以实现在低电压穿越过程中，保证电控柜主系统供电稳定，正常运行。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种风力发电机组的供电控制装置，包括：交流启动单元、直流启动单元、受控于所述交流启动单元的第一交流开关，以及受控于所述直流启动单元的第一直流开关；所述第一交流开关与所述第一直流开关并联连接在电控柜主系统与电网之间；所述直流启动单元与所述电控柜主系统连接。

如上所述的供电控制装置中，所述交流启动单元包括分别与所述电网连接的第一加热支路和交流启动支路，其中：所述第一加热支路包括串联连接的第一热敏电阻开关和加热器；所述第一热敏电阻开关在环境温度低于预设温度时闭合，不低于所述预设温度时断开；所述交流启动支路包括串联连接的第二热敏电阻开关和第一交流接触器；所述第二热敏电阻开关在环境温度低于所述预设温度时断开，不低于所述预设温度时闭合；所述第一交流开关在所述第一交流接触器得电时闭合，失电时断开。

如上所述的供电控制装置中，还包括：串联在所述第一加热支路上的第二交流开关，所述第二交流开关在所述第一交流接触器得电时断开，失电时闭合。

如上所述的供电控制装置中，所述直流启动单元包括：第一中间继电器和串联连接的DC/DC电源、第一中间继电器开关、直流接触器；所述DC/DC电源与连接在所述电控柜主系统上的后备电源连接；所述第一中间继电器受控于所述电控柜主系统的控制指令控制所述第一中间继电器开关导通或闭合；所述第一直流开关在所述直流接触器得电时闭合，失电时断开。

如上所述的供电控制装置中，还包括：串联在所述第一加热支路上的第二直流开关，所述第二直流开关在所述直流接触器得电时断开，失电时闭合。

如上所述的供电控制装置中，还包括：设置在电控柜内且与所述电控柜主系统连接的温度传感器；所述电控柜主系统与所述加热器连接。

如上所述的供电控制装置中，还包括：第二中间继电器、第二中间继电器开关、第二交流接触器和第三交流开关；所述第二交流接触器与所述第二中间继电器开关串联后与所述电网连接；所述第三交流开关与所述电网和所述加热器连接构成第二加热支路；所述第二中间继电器与所述电控柜主系统连接，且受控于所述电控柜主系统的控制指令控制所述第二中间继电器开关导通或闭合；所述第三交流开关在所述第二交流接触器得电时闭合，失电后断开。

如上所述的供电控制装置中，还包括：连接在所述电网上的延时断开继电器，以及串联在所述交流启动支路上的延时断开继电器开关，所述延时断开继电器开关在所述延时断开继电器延时结束后断开。

如上所述的供电控制装置中，还包括：手动开关，所述手动开关并联在所述第一热敏电阻开关两端，或并联在所述第一热敏电阻开关与所述延时断开继电器所构成的支路两端。

本实用新型的实施例还提供了一种风力发电机组的供电控制系统，所述供电控制系统包括：电控柜主系统、后备电源和如上任一项所述的风力发电机组的供电控制装置。

本实用新型的实施例提供的风力发电机组的供电控制装置和系统，在电控柜主系统与电网之间设置了第一直流开关，该第一直流开关由直流启动单元控制导通和断开。当电控柜主系统处于电网的低电压穿越阶段时，不受低电压影响，避免出现开关断开等情况，进而保证了电控柜 主系统的用电，使电控柜主系统正常工作。

附图说明

图1为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置第一个实施例的电路图；

图2为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置第二实施例的部分电路图；

图3为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置第三实施例的部分电路图；

图4为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置第四实施例的部分电路图；

图5为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置第五实施例的部分电路图；

图6为本实用新型提供的延时断开继电器动作时序样例图；

图7为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置第六实施例的部分电路图。

附图标号说明：

1-交流启动单元；2-直流启动单元；3-电控柜主系统；4-DC/DC电源；5-后备电源；6-温度传感器；11-第一加热支路；12-交流启动支路；13-第二加热支路；KM1-第一交流接触器；KM1_1-第一交流开关；KM1_2-第二交流开关；KM2-直流接触器；KM2_1-第一直流开关；KM2_2-第二直流开关；KM3-第二交流接触器；KM3_1-第三交流开关；ST1-第一热敏电阻开关；ST2-第二热敏电阻开关；FH1-加热器；KF1-第一中间继电器；KF1_1-第一中间继电器开关；KF2-第二中间继电器；KF2_1-第二中间继电器开关；KT1-延时断开继电器；KT1_1-延时断开继电器开关；SB1-手动开关；L1、L2、L3-电网线路；QS1-主电源开关；FU1、FU2、FU3-过流保险。

具体实施方式

本实用新型的实施例利用直流启动单元控制连接在电控柜主系统与电网之间的第一直流开关闭合或断开，以避免在低电压穿越过程中，开关装置断开，保证电控柜主系统正常工作。

实施例一

图1为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置一个实施例的电路图，如图1所示，该供电控制装置包括：交流启动单元1、直流启动单元2、受控于交流启动单元1的第一交流开关KM1_1，以及受控于直流启动单元2的第一直流开关KM2_1；第一交流开关KM1_1与第一直流开关KM2_1并联连接在电控柜主系统3与电网之间；直流启动单元2与电控柜主系统3连接。且直流启动单元2受控于电控柜主系统3，控制第一直流开关KM2_1闭合或断开。

其中，所述的交流启动单元1为通过交流控制装置如交流继电器或交流接触器等控制第一交流开关KM1_1闭合或断开；所述的直流启动单元2为通过直流控制装置如直流继电器或直流接触器等控制第一直流开关KM2_1闭合或断开。

具体地，交流启动单元1以及电控柜主系统3可并联在如图1中所示的供电电网中，该电网中包括线路L1、L2、L3、地线N，且线电压为400V。该电网中还包括主电源开关QS1，用于手动控制400V供电线路的通断。过流保险FU1、FU2、FU3，用于对供电回路和电控柜进行过流保护。

交流启动单元1以电网作为交流电源为其供电。在交流启动单元1上电工作后，可控制第一交流开关KM1_1闭合，从而利用电网向电控柜主系统3进行供电。电控柜主系统3进入工作状态后，控制直流启动单元2的工作状态，进而控制第一直流开关KM2_1闭合，使得在电网与电控柜主系统3之间又增设了一条供电通路，且该供电通路由直流启动单元2控制。当电网出现低电压穿越时，直流启动单元2不受电网电压的影响。具体地，直流启动单元2工作所需的直流电源可以通过外设电源模块实现供电，或直接利用电控柜中的储能模块为其供电。

本实用新型实施例提供的风力发电机组的供电控制装置，通过交流开关完成电控柜主系统启动过程，并且在电网与电控柜主系统之间增设一条由直流启动单元控制的直流开关通路，通过电控柜主系统控制直流启动单元，进而控制直流开关通路导通，从而避免因仅用交流开关而出现的因低电压穿越而导致的交流开关断开，电控柜主系统不能正常运行的情况。

实施例二

图2为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置另一个实施例的电路图，该供电控制装置在如图1所示结构的基础上，对交流启动单元进行了细化，如图2所示，该供电控制装置中：

交流启动单元1包括分别与电网连接的第一加热支路11和交流启动支路12，其中：第一加热支路11包括串联连接的第一热敏电阻开关ST1和加热器FH1；第一热敏电阻开关ST1在环境温度低于预设温度时闭合，不低于预设温度时断开。

交流启动支路12包括串联连接的第二热敏电阻开关ST2和第一交流接触器KM1；第二热敏电阻开关ST2与第一热敏电阻开关ST1的状态相反，在环境温度低于上述预设温度时断开，不低于预设温度时闭合；第一交流开关KM1_1在第一交流接触器KM1得电时闭合，失电时断开。

具体地，第一热敏电阻开关ST1用于在上电时检测电控柜的温度，当电控柜内温度低于预设温度时，第一热敏电阻开关ST1闭合，加热器FH1得电对电控柜进行加热，以提高电控柜内温度。与此同时，第二热敏电阻开关ST2断开，第一交流接触器KM1不得电，第一交流接触器开关KM1_1断开，电控柜主系统3不启动。由于现有的风扇型加热器的风扇轴承上的润滑油在低温环境下可能会冻结，上电加热时，会引起风扇堵转而导致线缆电流过大，所以本实施例采用的加热器FH1选用无风扇的低温型加热器，其正常工作的环境温度范围为-40～70℃。

当电控柜内温度升高，且不小于预设温度时，第一热敏电阻开关ST1断开，加热器FH1失电关闭加热功能。与此同时，第二热敏电阻开关ST2闭合，第一交流接触器KM1得电，第一交流接触器开关KM1_1闭合，电控柜主系统3得电启动。

进一步地，为了保证电控柜内温度在不小于预设温度时禁止加热器FH1加热，在第一加热支路11上增设串联了第二交流开关KM1_2，第二交流开关KM1_2在第一交流接触KM1得电时断开，失电时闭合，从而使得电控柜主系统3上电工作后，不再依靠热敏电阻来控制加热器FH1加热。

本实施例中，在交流启动单元1中增设了低温加热启动功能，采用寿命更长的热敏电阻开关进行上电时的温度检测，减少低温环境下对电子元件的性能影响，且热敏电阻不易受电控柜长时间断电而滞留的湿 气的影响。同时当电控柜内温度达到预设温度后，关闭由热敏电阻控制加热器加热的功能。

实施例三

图3为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置又一个实施例的电路图，该供电控制装置在如图1，图2所示结构的基础上，对直流启动单元进行了细化，如图3所示，该供电控制装置中：

直流启动单元2包括：第一中间继电器KF1和串联连接的DC/DC电源4、第一中间继电器开关KF1_1、直流接触器KM2；DC/DC电源4与连接在电控柜主系统3上的后备电源5连接；所述第一中间继电器KF1受控于电控柜主系统3的控制指令控制第一中间继电器开关KF1_1导通或闭合；第一直流开关KM2_1在直流接触器KM2得电时闭合，失电时断开。

具体地，在第一交流接触器开关KM1_1闭合，电控柜主系统3得电启动后，电控柜主系统3向第一中间继电器KF1发送高电平信号，使得第一中间继电器KF1得电，第一中间继电器开关KF1_1闭合。第一中间继电器开关KF1_1闭合后，直流接触器KM2得电，第一直流开关KM2_1闭合，从而电控柜主系统3与电网之间的直流开关通路导通。即使电网此时出现低电压穿越，由于直流接触器KM2的供电电源为后备电源5，不受电网低电压的影响，因此不会断开，进而保证电控柜主系统3与电网之间不断电。

当需要对电控柜主系统进行断电检修时，可通过电控柜主系统3向第一中间继电器KF1发送低电平信号，使得第一中间继电器KF1失电，第一中间继电器开关KF1_1断开。第一中间继电器开关KF1_1断开后，直流接触器KM2失电，第一直流开关KM2_1断开，从而电控柜主系统3与电网之间的直流开关通路断开。

例如，当电网掉电，并且机组顺利收桨停机后，电控柜主系统3可以延时向第一中间继电器KF1发送低电平信号，以断开直流接触器KM2的线圈供电，使第一直流开关KM2_1断开。在系统短时间断电或手动断电重启时，还可以在电控柜主系统3内部通过设置断开直流接触器KM2线圈的时间长短，来实现上电直接启动运行。

进一步地，为了保证电控柜内温度在不小于预设温度时禁止加热 器FH1加热，在第一加热支路11上增设串联了第二直流开关KM2_2，第二直流开关KM2_2在直流接触器KM2得电时断开，失电时闭合，从而使得电控柜主系统3上电工作后，不再依靠热敏电阻来控制加热器FH1加热。

本实施例中，直流启动单元2利用电控柜中的后备电源作为电源，通过DC/DC电源进行电压转化提供可用电压，为直流接触器KM2提供电源；电控柜主系统3通过第一中间继电器KF1控制直流接触器KM2得电或失电。同时当电控柜主系统通过直流开关通路上电工作后，关闭由热敏电阻控制加热器加热的功能。

实施例四

图4为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置又一个实施例的电路图，该供电控制装置在上述所示供电控制装置结构的基础上，增设了电控柜主系统3在工作过程中主动控制加热电控柜的功能单元，如图4所示，该供电控制装置中包括：

设置在电控柜内且与电控柜主系统3连接的温度传感器6；电控柜主系统3与加热器FH1连接，并且根据温度传感器6检测的温度控制加热器FH1加热启动。例如，当温度传感器6检测的温度低于预设温度，则电控柜主系统3可主动控制加热器FH1加热启动。

具体地，上述风力发电机组的供电控制装置中还可包括：第二中间继电器KF2、第二中间继电器开关KF2_1、第二交流接触器KM3和第三交流开关KM3_1；第二交流接触器KM3与第二中间继电器开关KF2_1串联后与电网连接；第三交流开关KM3_1与电网和加热器FH1连接构成第二加热支路13；第二中间继电器KF2与电控柜主系统3连接，且受控于电控柜主系统3的控制指令控制第二中间继电器开关KF2_1导通或闭合；第三交流开关KM3_1在第二交流接触器KM3得电时闭合，失电后断开。

在电控柜主系统3正常运行过程中，如果温度传感器6检测的温度低于预设温度，电控柜主系统3可向第二中间继电器KF2发送高电平信号，使得第二中间继电器KF2得电，第二中间继电器开关KF2_1闭合。第二中间继电器开关KF2_1闭合后，第三交流开关KM3_1得电，加热器FH1得电并启动加热功能。

随着电控柜内温度的升高，如果温度传感器6检测的温度不低于预设温度，电控柜主系统3可向第二中间继电器KF2发送低电平信号，使得第二中间继电器KF2失电，第二中间继电器开关KF2_1断开。第二中间继电器开关KF2_1断开后，第三交流开关KM3_1失电，加热器FH1失电并关闭加热功能。

本实施例中，通过增设第三交流开关KM3_1，并由第三交流开关KM3_1与加热器FH1构成第二加热支路13。电控柜主系统3在工作过程中，可通过第二中间继电器KF2控制第二加热支路13导通或断开，从而灵活控制加热器FH1加热电控柜内温度。

实施例五

图5为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置又一个实施例的电路图，该供电控制装置在上述所示供电控制装置结构的基础上，增设了延时控制第一交流开关KM1_1断开以及手动控制交流启动电控柜主系统的功能单元，如图5所示，该供电控制装置中包括：

连接在电网上的延时断开继电器KT1，以及串联在交流启动支路12上的延时断开继电器开关KT1_1，延时断开继电器开关KT1_1在延时断开继电器KT1延时结束后断开。

在第一直流开关KM2_1闭合后，第一交流开关KM1_1所控制的电控柜主系统3与电网之间的通路的存在意义就不大了，因为在遇到电网发生低电压穿越时，第一交流接触器KM1很容易断开。因此在电网上增设了延时断开继电器KT1，意在第一直流开关KM2_1闭合后，断开第一交流开关KM1_1。

具体地，通过预先设置延时断开继电器KT1的延时断开时间，在延时断开继电器KT1上电后，在预定时长后控制延时断开继电器开关KT1_1断开，从而使得第一交流接触器KM1失电。

图6为延时断开继电器KT1的动作时序：电源201接通的情况下，当启动输入202接通后，延时断开继电器KT1的延时触点闭合，输出203接通，延时定时时间204后，输出203断开。延时断开继电器KT1的延时断开触点即延时断开继电器开关KT1_1断开后，使第一交流接触器KM1的线圈失电，第一交流开关KM1_1断开。由于此时直流接触器KM2控制的常开触点及第一直流开关KM2_1已吸合，所以电控柜主系 统3的400V供电电源不会断开。其中，延时设置需大于低温加热时间以及电控柜主系统3的启动时间的和，此处可设置为20-30分钟。

进一步地，为了保证第一交流接触器KM1能够正常工作，在上述供电控制装置中还包括：手动开关SB1，手动开关SB1并联在第一热敏电阻开关ST1两端(图5中所示)，或并联在第一热敏电阻开关ST1与延时断开继电器开关KT1_1所构成的支路两端。当第一热敏电阻开关ST1和/或延时断开继电器开关KT1_1出现故障时，可通过手动开关SB1人工控制第一交流接触器KM1上电或失电。

本实施例中，通过设置延时断开继电器来延迟控制第一交流接触器KM1在电控柜主系统3通过直流开关通路供电时断开。同时通过设置手动开关SB1保证第一交流接触器KM1正常工作。

这里说明，上述所有实施例中所示的风力发电机组的供电控制装置中，包含了相应实施例所要重点描述的功能部件，而对于其他功能部件有省略。

实施例六

图7为本实用新型提供的风力发电机组的供电控制装置第六实施例的部分电路图。图7为包含以上所有实施例中结构的风力发电机组的供电控制装置，且各功能部件与其他图1-图5中的相应功能部件完全相同，在此不做赘述。

进一步地，本实用新型还提供了一种风力发电机组的供电控制系统，该供电控制系统包括：电控柜主系统、后备电源和如上所示的任一种风力发电机组的供电控制装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机组的供电控制装置，其特征在于，包括：交流启动单元(1)、直流启动单元(2)、受控于所述交流启动单元(1)的第一交流开关(KM1_1)，以及受控于所述直流启动单元(2)的第一直流开关(KM2_1)；所述第一交流开关(KM1_1)与所述第一直流开关(KM2_1)并联连接在电控柜主系统(3)与电网之间；所述直流启动单元(2)与所述电控柜主系统(3)连接。

2.根据权利要求1所述的供电控制装置，其特征在于，所述交流启动单元(1)包括分别与所述电网连接的第一加热支路(11)和交流启动支路(12)，其中：

所述第一加热支路(11)包括串联连接的第一热敏电阻开关(ST1)和加热器(FH1)；所述第一热敏电阻开关(ST1)在环境温度低于预设温度时闭合，不低于所述预设温度时断开；

所述交流启动支路(12)包括串联连接的第二热敏电阻开关(ST2)和第一交流接触器(KM1)；所述第二热敏电阻开关(ST2)在环境温度低于所述预设温度时断开，不低于所述预设温度时闭合；所述第一交流开关(KM1_1)在所述第一交流接触器(KM1)得电时闭合，失电时断开。

3.根据权利要求2所述的供电控制装置，其特征在于，所述供电控制装置还包括：串联在所述第一加热支路(11)上的第二交流开关(KM1_2)，所述第二交流开关(KM1_2)在所述第一交流接触器(KM1)得电时断开，失电时闭合。

4.根据权利要求2或3所述的供电控制装置，其特征在于，所述直流启动单元(2)包括：第一中间继电器(KF1)和串联连接的DC/DC电源(4)、第一中间继电器开关(KF1_1)、直流接触器(KM2)；

所述DC/DC电源(4)与连接在所述电控柜主系统(3)上的后备电源(5)连接；所述第一中间继电器(KF1)受控于所述电控柜主系统(3)的控制指令控制所述第一中间继电器开关(KF1_1)导通或闭合；所述第一直流开关(KM2_1)在所述直流接触器(KM2)得电时闭合，失电时断开。

5.根据权利要求4所述的供电控制装置，其特征在于，所述供电控制装置还包括：串联在所述第一加热支路(11)上的第二直流开关 (KM2_2)，所述第二直流开关(KM2_2)在所述直流接触器(KM2)得电时断开，失电时闭合。

6.根据权利要求5所述的供电控制装置，其特征在于，所述供电控制装置还包括：设置在电控柜内且与所述电控柜主系统(3)连接的温度传感器(6)；所述电控柜主系统(3)与所述加热器(FH1)连接。

7.根据权利要求6所述的供电控制装置，其特征在于，所述供电控制装置还包括：第二中间继电器(KF2)、第二中间继电器开关(KF2_1)、第二交流接触器(KM3)和第三交流开关(KM3_1)；所述第二交流接触器(KM3)与所述第二中间继电器开关(KF2_1)串联后与所述电网连接；所述第三交流开关(KM3_1)与所述电网和所述加热器(FH1)连接构成第二加热支路(13)；所述第二中间继电器(KF2)与所述电控柜主系统(3)连接，且受控于所述电控柜主系统(3)的控制指令控制所述第二中间继电器开关(KF2_1)导通或闭合；所述第三交流开关(KM3_1)在所述第二交流接触器(KM3)得电时闭合，失电后断开。

8.根据权利要求6所述的供电控制装置，其特征在于，所述供电控制装置还包括：连接在所述电网上的延时断开继电器(KT1)，以及串联在所述交流启动支路(12)上的延时断开继电器开关(KT1_1)，所述延时断开继电器开关(KT1_1)在所述延时断开继电器(KT1)延时结束后断开。

9.根据权利要求8所述的供电控制装置，其特征在于，所述供电控制装置还包括：手动开关(SB1)，所述手动开关(SB1)并联在所述第一热敏电阻开关(ST1)两端，或并联在所述第一热敏电阻开关(ST1)与所述延时断开继电器开关(KT1_1)所构成的支路两端。

10.一种风力发电机组的供电控制系统，其特征在于，所述供电控制系统包括：电控柜主系统、后备电源和如权利要求1-9中任一项所述的风力发电机组的供电控制装置。