CN209184517U - 一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置 - Google Patents

Abstract

一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置，控制继电器4K1线圈的正极A1端接24V开关电源的正极，负极A2端接交流驱动器的输出端F9；控制继电器4K1的两对触点接入电机刹车装置1M2的供电回路，电机刹车回路状态反馈信号4K1_OK连接至PLC数字量输入DI模块；冗余继电器4K8线圈的正极A1端连接至PLC数字量输出DO模块的输出通道，冗余继电器4K8线圈的负极A2端接交流驱动器的输出端F9。本实用新型可以提前预警刹车控制继电器老化或刹车控制继电器彻底故障的情况下保护电机损坏，避免了因电机刹车继电器失效导致电机制动器损坏的情况。

Description

一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置

技术领域

本实用新型属于风力发电机组应用领域，尤其涉及一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置。

背景技术

目前风力发电机组变桨控制系统主要有直流和交流变桨系统，其中，交流变桨控制系统采用的电机额定工作电压分为低压和高压，因电机侧负载功率是固定的，所以低压变桨电机工作电流就很大。所以这种特性的机制就要求风力发电机组在运行的过程中，需要频繁的对电机刹车进行控制，如果低压变桨电机的最大驱动扭矩大于配置的刹车器制动扭矩下，若出现电机刹车控制继电器失效的情况下，就会存在变桨电机刹车磨损失效的问题，需要重新更换一个变桨电机，对现场的维护更换和发电量损失都是得不偿失的。

电机运行和刹车控制的逻辑关系大致情况是这样的：

1、当电机需要运行的时候，驱动器控制刹车继电器线圈得电，继电器得电后经过t1响应时间其触点动作使得刹车装置供电回路闭合；

2、刹车装置得电后经过机械响应时间t2，达到松闸的状态，此时驱动器控制电机进行旋转运行；

3、驱动器下发运行指令直至变桨电机达到最大扭矩时间为t3，正常运行情况下t1+t2<t3,电机刹车装置不存在滑动摩擦导致刹车片磨损的工况，若控制刹车的继电器老化或者损坏(t2值较大或者无穷大)，那么就会出现t1+t2>t3的情况，导致电机刹车装置磨损和失效的问题。

低压变桨电机刹车装置控制的方法是采取一个中间继电器4K1来控制电机刹车装置回路的启停，参照附图1。4K1线圈的正极A1端接 24V开关电源的正极，负极A2端接交流驱动器的输出端F9(负极)，通过驱动器F9负极的关断连接来控制4K1线圈的得失电。中间继电器4K1的两对触点接入电机刹车装置1M2的供电回路，控制供电回路的通断。而一旦刹车继电器4K1老化或故障的情况下，电机刹车装置得电时间延长(电机运动时其刹车装置还未松闸，电机实际处于堵转状态)，当电机堵转后会使得输出力矩达到最大，超过电机刹车的最大制动力矩时，就会使得电机刹车片发生磨损。

低压交流驱动器自身不具备刹车控制继电器失效检测的功能，而仅通过变桨电机刹车供电回路故障的检测也无法判断刹车控制继电器是否出现问题，只能检测刹车供电回路是否短路或开路。即使确定刹车控制继电器损坏了，但同时变桨电机刹车也故障磨损了，在刹车控制继电器的老化和损坏情况下不仅缺少一种提前预警监视的功能，而且如果电机刹车失效长时间存在堵转容易烧损电机内部绕组，导致变桨系统无法收桨的可能，存在极大的安全隐患。

发明内容

为了解决因刹车控制继电器老化或故障导致刹车装置损坏的问题，本实用新型提供了一种可以提前预警刹车控制继电器老化或刹车控制继电器彻底故障的情况下保护电机损坏的装置，避免了因电机刹车继电器失效导致电机制动器损坏的情况。

本实用新型解决电机刹车磨损所采用的技术方案是：

一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置，包括交流低压驱动器、24V开关电源、控制继电器4K1、冗余继电器4K8、电机刹车装置、PLC数字量输入DI模块和PLC数字量输出DO模块，所述控制继电器4K1线圈的正极A1端接24V开关电源的正极，负极A2 端接交流驱动器的输出端F9，通过F9控制4K1线圈的得失电；控制继电器4K1的两对触点接入电机刹车装置1M2的供电回路；所述电机刹车回路状态反馈信号4K1_OK连接至所述PLC数字量输入DI模块；所述冗余继电器4K8线圈的正极A1端连接至所述PLC数字量输出DO模块的输出通道(信号名PLC_Bra)，所述冗余继电器4K8线圈的负极A2端接交流驱动器的输出端F9。

进一步，所述冗余继电器4K8的两对触点与控制继电器4K1的两对触点并联接入所述电机刹车装置1M2的供电回路，用于控制电机刹车装置的启停，分别实现电机的正常运行及切换保护，冗余继电器4K8 的控制可通过PLC进行逻辑编程控制。

本实用新型中，所述控制继电器定义为4K1，冗余继电器定义为 4K8，4K1控制继电器的常开触点与4K2冗余继电器的常开触点进行并联后连接至所述24V开关电源的供电回路，当交流驱动器上电后，驱动电机刹车装置输出端F9控制继电器4K1线圈得电触点闭合，电机刹车装置供电回路导通，刹车装置得电松闸。所述PLC数字量输入 DI模块实时对刹车装置供电回路状态进行检测，4K1未老化情况下， PLC数字量输入DI模块会在限定时间内接收到4K1_OK反馈信号，表示电机刹车装置已得电。当所述4K1控制继电器发生老化或故障情况下，刹车继电器触点动作响应时间相对延长，电机刹车供电回路反馈信号4K1_OK延时超过限定值，PLC评判控制继电器4K1已失效，继而所述PLC数字量输出DO模块发送控制信号PLC_Bra至所述冗余继电器4K8，使得冗余继电器4K8线圈得电其触点闭合，电机刹车正常得电，进而达到保护电机刹车的目的。

本实用新型的构思为：通过电机松闸指令给定与实际刹车状态动作的响应时间作评判，来实现刹车控制继电器失效监测的功能。一旦常规4K1控制继电器失效及时切换冗余继电器4K8，实现电机刹车装置供电回路正常导通的目的。

本实用新型的有益效果主要表现在：解决了现有低压变桨系统无法提前预警监视电机刹车继电器老化或故障的情况，并通过增设冗余继电器使得在电机刹车控制继电器失效的情况下可以正常导通供电回路，使电机刹车装置及时松闸，避免因刹车继电器老化或故障造成的刹车片磨损，甚至电机堵转损坏。

附图说明

图1是现有低压变桨系统刹车继电器电气示意图。

图2是一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置电气示意图。

图3是低压变桨系统电机刹车继电器正常运行示意图。

图4是低压变桨系统电机刹车继电器故障示意图。

图5是低压变桨系统电机刹车继电器故障切换运行示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1，现有低压变桨系统刹车继电器4K1控制电机刹车装置的启停回路，通过交流驱动器输出端F9控制4K1线圈的得失电，4K1 触点接入电机刹车装置1M2的供电回路，控制刹车装置供电回路的通断。一旦刹车继电器4K1老化或故障的情况下，电机刹车装置供电回路闭合出现延时或者故障，刹车未及时松闸造成刹车磨损。

参照图2，一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置，包括交流低压驱动器、24V开关电源、控制继电器4K1、冗余继电器4K8、电机刹车装置、PLC数字量输入DI模块和PLC数字量输出DO模块，所述电机刹车回路状态反馈信号4K1_OK连接至所述PLC数字量输入DI模块，实时对刹车装置供电回路状态进行检测，4K1未老化情况下， PLC数字量输入DI模块会在限定时间内接收到4K1_OK反馈信号，表示电机刹车装置已得电；当所述4K1控制继电器发生老化或故障情况下，刹车继电器触点动作响应时间相对延长，电机刹车供电回路反馈信号4K1_OK延时超过限定值，PLC评判控制继电器4K1已失效，继而所述PLC数字量输出DO模块发送控制信号PLC_Bra至所述冗余继电器4K8，使得冗余继电器4K8线圈得电其触点闭合，电机刹车正常得电，进而达到保护电机刹车的目的。

参照图3～图5，本实施例的一种低压变桨系统刹车继电器失效保护装置，控制过程如下：

1)交流驱动器2U1上电后，若需要控制低压变桨电机运行，首先交流驱动器F9端子控制继电器4K1线圈得电，其触点闭合刹车装置的供电回路，此时刹车装置供电回路的状态反馈信号4K1_OK发送至PLC的数字量输入DI模块作时间延时的检测，1M2电机刹车装置得电松闸，电机正常运行；

2)当4K1控制继电器失效的情况下，刹车装置供电回路的反馈信号 4K1_OK不能在限定时间内发送至PLC数字量输入DI模块，PLC 评判刹车继电器4K1失效；

3)PLC数字量输出DO模块输出PLC_Bra控制信号至冗余继电器4K8 使其线圈得电，4K8控制继电器的触点正常动作，刹车装置供电回路正常导通松闸，电机避免了堵转运行或磨损刹车片的情况，达到保护电机的目的。

Claims (2)

1.一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置，其特征在于，所述装置包括交流低压驱动器、24V开关电源、控制继电器4K1、冗余继电器4K8、电机刹车装置、PLC数字量输入DI模块和PLC数字量输出DO模块，所述控制继电器4K1线圈的正极A1端接24V开关电源的正极，负极A2端接交流驱动器的输出端F9，通过F9控制4K1线圈的得失电；控制继电器4K1的两对触点接入电机刹车装置1M2的供电回路；所述电机刹车回路状态反馈信号4K1_OK连接至所述PLC数字量输入DI模块；所述冗余继电器4K8线圈的正极A1端连接至所述PLC数字量输出DO模块的输出通道，所述冗余继电器4K8线圈的负极A2端接交流驱动器的输出端F9。

2.如权利要求1所述的一种低压变桨电机刹车控制继电器失效保护装置，其特征在于，所述冗余继电器4K8的两对触点与控制继电器4K1的两对触点并联接入所述电机刹车装置1M2的供电回路。