CN214464664U - 一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，属于风力发电机组变桨系统技术领域，包括上位机、主控制器、控制继电器和变桨系统；上位机作为人机交互的媒体，用于实现维护人员与主控制器的信息交互与模拟运维的操作；主控制器与上位机和变桨控制器电性连接，用于与变桨控制器的数据交互，同时将变桨控制器的数据发送至上位机显示，主控制器与上位机通过通讯电缆电性连接；变桨系统包括变桨控制器、变桨驱动器、变桨电机和编码器，变桨控制器与变桨驱动器电性连接。本实用新型解决了在脱离实际风力发电机组条件下对变桨系统进行模拟维护，避免对变桨系统进行模拟维护时对风力发电机组造成一定的风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电机组变桨系统技术领域，具体涉及一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台。
背景技术
风力发电机组变桨系统是风力发电机组核心部件之一，通过变桨系统控制叶片旋转角度，在使叶片最大与最小角度之间连续变化，来改变风能捕获能力，在小风速条件下，增加叶片打开角度捕获更多的风能，在大风条件下，减小叶片打开的角度来限制捕获的风能，进而限制输出功率。
变桨系统在实际运行过程中，由于风速和风向是不断变化的，变桨系统随着风速的频繁变化来进行频繁的变桨动作，增加了变桨系统故障率，变桨系统的故障会直接导致风力发电机组停机，同时变桨系统故障处理维护难度大，操作复杂，若无法在短时间解决故障会带来一定程度的经济损失，这就需要故障处理维护人员具体丰富的实际经验和知识储备，来快速定位故障解决故障，但在实际的风力发电机组变桨系统维护过程中，很难系统的、可重复的进行维护测试，所以需要一种能够脱离实际风力发电机组运行环境，并能够还原或模拟变桨系统故障维护过程的系统级的平台。
实用新型内容
为此，本实用新型提供一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，解决在脱离实际风力发电机组条件下对变桨系统进行模拟维护，避免对变桨系统进行模拟维护时对风力发电机组造成一定的风险。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，包括上位机、主控制器、控制继电器和变桨系统；
所述上位机作为人机交互的媒体，用于实现维护人员与主控制器的信息交互与模拟运维的操作；
所述变桨系统包括变桨控制器、变桨驱动器、变桨电机和编码器，变桨控制器与变桨驱动器电性连接，变桨驱动器与变桨电机电性连接，变桨电机轴端装有编码器，编码器电信号接入变桨驱动器，变桨控制器将主控制器下发的控制指令发送至变桨驱动器，变桨驱动器对变桨电机进行位置闭环控制；
所述主控制器与上位机和变桨控制器电性连接，用于与变桨控制器的数据交互，同时将变桨控制器的数据发送至上位机显示，主控制器与上位机通过通讯电缆电性连接；
所述主控制器、变桨控制器和变桨驱动器内均带有通讯模块，三者之间通过通讯电缆进行连接。
进一步地，所述上位机通过通讯电缆直接与主控制器中的通讯模块连接，接收主控制器返回的数据，实时监控变桨系统的状态，在模拟维护过程中模拟写入故障和模拟消除故障。
进一步地，所述主控制器采用Beckhoff控制器，包括CX1010-0011模块，CX1500-M310模块、KL2134模块和KL9010模块。
进一步地，所述CX1010-0011模块为CPU模块，用于进行逻辑编程，接收上位机的控制指令并对变桨系统进行控制。
进一步地，所述CX1500-M310模块为Profibus通讯主站模块，用于进行Profibus总线的波特率设置，站点地址设置，以及总线监测。
进一步地，所述KL2134模块为4通道数字量输出模块，用于实现24VDC信号输出。
进一步地，所述变桨控制器中的通讯模块通过通讯电缆与主控制器上的CX1500-M310模块电性连接，通讯模块通过通讯电缆与变桨驱动器电性连接。
进一步地，所述上位机上还设置有照明单元，照明单元由分布在上位机不同位置处的若干个LED灯组成。
本实用新型具有如下优点：通过上位机将需要模拟触发的故障通过通讯的方式发送给主控制器，主控制器将接收到的模拟触发故障分解为物理信号触发模拟故障与通讯状态触发模拟故障，同时主控制器将对模拟故障随机生成引发该故障的可能故障点，用于进行模拟故障清除，物理信号模拟故障，为了实现闭环控制，变桨电机轴端的编码器信号需要接入变桨驱动器同时，变桨驱动器对接入的控制继电器信号进行判断，当某个控制继电器信号断开时会触发相应的故障，使变桨系统执行故障停机动作；变桨系统故障停机后，需要通过上位机进行故障清除，当上位机中所选故障点与主控制器随机生成的故障点相匹配时，可进行故障复位，对故障进行清除，否则，当故障点不匹配时，故障无法进行复位清除，故障清除后，变桨系统恢复正常，可进行再次模拟维护过程，解决在脱离实际风力发电机组条件下对变桨系统进行模拟维护，避免对变桨系统进行模拟维护时对风力发电机组造成一定的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本实用新型的系统框图；
图2为本实用新型的控制电路图；
图中：1、上位机；2、主控制器；3、控制继电器；4、变桨系统；41、变桨控制器；42、变桨驱动器；43、变桨电机；44、编码器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参照说明书附图1-2所示的一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，包括上位机1、主控制器2、控制继电器3和变桨系统4；
所述上位机1作为人机交互的媒体，用于实现维护人员与主控制器2的信息交互与模拟运维的操作；
所述变桨系统4包括变桨控制器41、变桨驱动器42、变桨电机43和编码器44，变桨控制器41与变桨驱动器42电性连接，变桨驱动器42与变桨电机43电性连接，变桨电机43轴端装有编码器44，编码器44电信号接入变桨驱动器42，变桨控制器41将主控制器2下发的控制指令发送至变桨驱动器42，变桨驱动器42对变桨电机43进行位置闭环控制；
所述主控制器2与上位机1和变桨控制器41电性连接，用于与变桨控制器41的数据交互，同时将变桨控制器41的数据发送至上位机1显示，主控制器2与上位机1通过通讯电缆电性连接；
所述主控制器2、变桨控制器41和变桨驱动器42内均带有通讯模块，三者之间通过通讯电缆进行连接。
如附图1-2所示，所述上位机1通过通讯电缆直接与主控制器2中的通讯模块连接，接收主控制器2返回的数据，实时监控变桨系统4的状态，在模拟维护过程中模拟写入故障和模拟消除故障。
如附图1-2所示，所述主控制器2采用Beckhoff控制器，包括CX1010-0011模块，CX1500-M310模块、KL2134模块和KL9010模块。
如附图1-2所示，所述CX1010-0011模块为CPU模块，用于进行逻辑编程，接收上位机1的控制指令并对变桨系统4进行控制。
如附图1-2所示，所述CX1500-M310模块为Profibus通讯主站模块，用于进行Profibus总线的波特率设置，站点地址设置，以及总线监测。
如附图1-2所示，所述KL2134模块为4通道数字量输出模块，用于实现24VDC信号输出。
如附图1-2所示，所述变桨控制器41中的通讯模块通过通讯电缆与主控制器2上的CX1500-M310模块电性连接，通讯模块通过通讯电缆与变桨驱动器42电性连接。
如附图1-2所示，所述上位机1上还设置有照明单元，照明单元由分布在上位机1不同位置处的若干个LED灯组成。
本实用新型的使用过程如下：本实用新型设计的风力发电机组变桨系统模拟维护平台包括上位机1、主控制器2、控制继电器3和变桨系统4，其中，上位机1作为人机交互的媒体，用于实现维护人员与主控制器2的信息交互与模拟运维的操作；主控制器2与上位机1和变桨控制器41电性连接，用于与变桨控制器41的数据交互，同时将变桨控制器41的数据发送至上位机1显示，主控制器2与上位机1通过通讯电缆电性连接；变桨系统4包括变桨控制器41、变桨驱动器42、变桨电机43和编码器44，变桨控制器41与变桨驱动器42电性连接，变桨驱动器42与变桨电机43电性连接，变桨电机43轴端装有编码器44，编码器44电信号接入变桨驱动器42，变桨控制器41将主控制器2下发的控制指令发送至变桨驱动器42，变桨驱动器42对变桨电机43进行位置闭环控制；主控制器2、变桨控制器41和变桨驱动器42内均带有通讯模块，三者之间通过通讯电缆进行连接，上位机1通过通讯电缆直接与主控制器2中的通讯模块连接，接收主控制器2返回的数据，实时监控变桨系统4的状态，在模拟维护过程中模拟写入故障和模拟消除故障，主控制器2采用Beckhoff控制器，包括CX1010-0011模块，CX1500-M310模块、KL2134模块和KL9010模块；CX1010-0011模块为CPU模块，用于进行逻辑编程，接收上位机1的控制指令并对变桨系统4进行控制；CX1500-M310模块为Profibus通讯主站模块，用于进行Profibus总线的波特率设置，站点地址设置，以及总线监测；KL2134模块为4通道数字量输出模块，用于实现24VDC信号输出。
如附图1-2所示，变桨控制器41中的通讯模块通过通讯电缆与主控制器2上的CX1500-M310模块电性连接，通讯模块通过通讯电缆与变桨驱动器42电性连接。
为了模拟写入故障，通过上位机1将需要模拟触发的故障通过通讯的方式发送给主控制器2，主控制器2将接收到的模拟触发故障分解为物理信号触发模拟故障与通讯状态触发模拟故障，同时主控制器2将对模拟故障随机生成引发该故障的可能故障点，用于进行模拟故障清除，物理信号模拟故障，通过KL2134模块输出信号对控制继电器进行控制，通讯状态触发模拟故障以通讯的方式触发变桨系统4故障停机动作，当KL2134模块输出信号为高电平(24VDC)，输出点对应的控制继电器3闭合，当KL2134模块输出信号为低电平(0VDC)，输出点对应的控制继电器3断开，控制继电器3信号接入变桨驱动器42，用于模拟变桨系统4中各信号输入故障。
变桨控制器41通讯模块EL6371-0010通过Profibus通讯电缆与主控制器CX1500-M310模块连接，通讯模块EL6751通过CAN通讯电缆与变桨驱动器42连接，接收主控制器2的指令和发送变桨系统4数据至主控制器2，主控制器2的指令为变桨角度，变桨速率限制，变桨加速度限制，变桨驱动器42接收到变桨控制器41的指令后，通过闭环控制对变桨电机43角度进行控制，来满足变桨系统4的控制要求，为了实现闭环控制，变桨电机43轴端的编码器44信号需要接入变桨驱动器42同时，变桨驱动器42对接入的控制继电器3信号进行判断，当某个控制继电器3信号断开时会触发相应的故障，使变桨系统4执行故障停机动作；变桨系统4故障停机后，需要通过上位机1进行故障清除，当上位机1中所选故障点与主控制器2随机生成的故障点相匹配时，可进行故障复位，对故障进行清除，否则，当故障点不匹配时，故障无法进行复位清除，故障清除后，变桨系统4恢复正常，可进行再次模拟维护过程。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
Claims (8)
1.一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，其特征在于：包括上位机(1)、主控制器(2)、控制继电器(3)和变桨系统(4)；
所述上位机(1)作为人机交互的媒体，用于实现维护人员与主控制器(2)的信息交互与模拟运维的操作；
所述变桨系统(4)包括变桨控制器(41)、变桨驱动器(42)、变桨电机(43)和编码器(44)，变桨控制器(41)与变桨驱动器(42)电性连接，变桨驱动器(42)与变桨电机(43)电性连接，变桨电机(43)轴端装有编码器(44)，编码器(44)电信号接入变桨驱动器(42)，变桨控制器(41)将主控制器(2)下发的控制指令发送至变桨驱动器(42)，变桨驱动器(42)对变桨电机(43)进行位置闭环控制；
所述主控制器(2)与上位机(1)和变桨控制器(41)电性连接，用于与变桨控制器(41)的数据交互，同时将变桨控制器(41)的数据发送至上位机(1)显示，主控制器(2)与上位机(1)通过通讯电缆电性连接；
所述主控制器(2)、变桨控制器(41)和变桨驱动器(42)内均带有通讯模块，三者之间通过通讯电缆进行连接。
2.如权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，其特征在于：所述上位机(1)通过通讯电缆直接与主控制器(2)中的通讯模块连接，接收主控制器(2)返回的数据，实时监控变桨系统(4)的状态，在模拟维护过程中模拟写入故障和模拟消除故障。
3.如权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，其特征在于：所述主控制器(2)采用Beckhoff控制器，包括CX1010-0011模块，CX1500-M310模块、KL2134模块和KL9010模块。
4.如权利要求3所述的一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，其特征在于：所述CX1010-0011模块为CPU模块，用于进行逻辑编程，接收上位机(1)的控制指令并对变桨系统(4)进行控制。
5.如权利要求3所述的一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，其特征在于：所述CX1500-M310模块为Profibus通讯主站模块，用于进行Profibus总线的波特率设置，站点地址设置，以及总线监测。
6.如权利要求3所述的一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，其特征在于：所述KL2134模块为4通道数字量输出模块，用于实现24VDC信号输出。
7.如权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，其特征在于：所述变桨控制器(41)中的通讯模块通过通讯电缆与主控制器(2)上的CX1500-M310模块电性连接，通讯模块通过通讯电缆与变桨驱动器(42)电性连接。
8.如权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统模拟维护平台，其特征在于：所述上位机(1)上还设置有照明单元，照明单元由分布在上位机(1)不同位置处的若干个LED灯组成。
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