CN101936255A - 一种电动变桨系统的顺桨控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动变桨系统的顺桨控制系统，包括与驱动器第一控制端相连的第一时间继电器；电动变桨系统的开环收桨进线中串联有第一接触器的主触点；第一时间继电器的线圈串联在电源回路，第一时间继电器的触点与第一接触器的线圈串联在电源回路中；第一时间继电器的触点与所述第一接触器的线圈之间的连线与驱动器第二控制端相连；第一时间继电器的触发端与驱动器的第一控制端相连，用于接收驱动器的第一控制端发送固定周期为Td的脉冲信号；第一时间继电器在所述脉冲信号上升沿被触发；第一时间继电器的延时时间为T1；固定周期Td小于延时时间T1。本发明提供了一种电动变桨系统的顺桨控制系统，用于实现开环控制，保证电动变桨系统的安全。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电控制领域，尤其涉及一种电动变桨系统的顺桨控制系统。
背景技术
参见图1，该图为现有直流变桨电机控制原理示意图。从图1可以看出，现有直流电动变桨系统中的电机，当驱动器正常时均由驱动器控制电机动作，某些交流电动变桨系统由旁路进线直接连至电机，如图1右图，当驱动器功率模块损坏时，由驱动器的控制模块控制旁路接触器吸合，完成紧急顺桨。
图1所示两种电机控制方案均有明显的不足。若只用驱动器控制，则无论驱动器的控制模块发生故障还是驱动模块发生故障，均有可能无法完成变桨甚至紧急顺桨动作。若简单的增加一个旁路电路，则驱动器的控制模块损坏后也无法紧急顺桨。
因此，如何提供一种电动变桨系统的顺桨控制系统，无论是功率模块损坏还是控制模块损坏，均可以实现开环顺桨，保证风机的安全，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电动变桨系统的顺桨控制系统，用于实现开环控制，保证电动变桨系统的安全。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种电动变桨系统的顺桨控制系统，所述控制系统包括与驱动器第一控制端相连的第一时间继电器；电动变桨系统的开环收桨进线中串联有第一接触器的主触点；
所述第一时间继电器的线圈串联在电源回路，所述第一时间继电器的触点与所述第一接触器的线圈串联在电源回路中；
所述第一时间继电器的触点与所述第一接触器的线圈之间的连线与驱动器第二控制端相连；
所述第一时间继电器的触发端与驱动器的第一控制端相连，用于接收驱动器的第一控制端发送固定周期为Td的脉冲信号；
所述第一时间继电器在所述脉冲信号上升沿被触发；
所述第一时间继电器的延时时间为T1；
所述固定周期Td小于所述第一时间继电器的延时时间T1。
优选地，所述系统包括第二时间继电器；
所述第二时间继电器的线圈与所述第一时间继电器的线圈并联；
所述第二时间继电器的触点串联在所述第一时间继电器的触点和所述第一接触器的线圈之间；且所述驱动器第二控制端与第二时间继电器的触点与所述第一接触器的线圈之间的连线相连；
所述第二时间继电器的延时时间T2大于所述驱动器的程序初始化时间。
优选地，所述第一时间继电器为常开时间继电器。
优选地，所述第一时间继电器为常闭时间继电器；所述第二时间继电器为常开时间继电器。
优选地，所述电源回路的电压为24伏。
优选地，所述电动变桨系统为直流或者交流电动变桨系统。
通过上述方案的描述，可以看到本发明具备以下优点：
本发明实施例所述电动变桨系统的顺桨控制系统，当驱动器正常时由驱动器对电动变桨系统实行闭环控制；当驱动器功率模块损坏而控制模块正常时，由驱动器第二控制端发送控制信号控制开环用第一接触器KM1吸合，实现电动变桨系统的开环收桨进线导通，实现紧急顺桨。当驱动器完全损坏时，驱动器第二控制端无法输出高电平，同时也无法使驱动器第一控制端输出周期性脉冲信号，由于驱动器的第一控制端发送的脉冲信号的固定周期Td小于第一时间继电器的延时时间T1，则第一时间继电器在最后一个脉冲信号上升沿T1时间后动作，第一时间继电器的触点吸合，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2，电动变桨系统开环动作，完成顺桨。
本发明实施例所述电动变桨系统的电机在驱动器闭环控制的基础上增加了开环控制，实现紧急情况下的顺桨。无论驱动器功率模块损坏还是功率模块和控制模块全部损坏，均可以实现开环顺桨，保证变桨系统的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有直流变桨电机控制原理示意图；
图2是本发明所述风力发电机组电动变桨系统控制图；
图3是本发明交流电动变桨系统的顺桨控制系统第一实施例电路图；
图4是本发明直流电动变桨系统的顺桨控制系统第一实施例电路图；
图5是图3、图4中第一时间继电器K1时序图；
图6是本发明交流电动变桨系统的顺桨控制系统第二实施例电路图；
图7是本发明直流电动变桨系统的顺桨控制系统第二实施例电路图；
图8是图6、图7中第一时间继电器K1时序图；
图9是图6、图7中第二时间继电器K2时序图。
具体实施方式
闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈(Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。
开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在开环控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
本发明提供了一种电动变桨系统的顺桨控制系统，用于在控制器损坏时，实现开环控制，保证电动变桨系统的安全。
参见图2，该图是本发明所述风力发电机组电动变桨系统控制图。
本发明所述风力发电机组电动变桨系统包括用于各自控制三个桨叶的电动变桨系统，具体包括第一桨叶控制器、第二桨叶控制器和第三桨叶控制器。
本发明实施例所述电动变桨系统的顺桨控制系统是针对一个具体的桨叶控制器，风力发电机组电动变桨系统应该包括三个本发明实施例所述电动变桨系统的顺桨控制系统。
参见图3和图5，图3是本发明交流电动变桨系统的顺桨控制系统第一实施例电路图；图5是图3(也是图4)中第一时间继电器K1时序图。
本发明第一实施例所述交流电动变桨系统的顺桨控制系统，包括与驱动器第一控制端DO1相连的第一时间继电器K1；电动变桨系统的开环收桨进线L1、L2、L3中串联有第一接触器KM1的主触点。电动变桨系统的交流电机M与控制器之间串联有第二接触器KM2。
所述第一时间继电器K1的线圈串联在电源回路，所述第一时间继电器K1的触点与所述第一接触器KM1的线圈串联在电源回路中。
所述电源回路的电压具体可以为24V。
所述第一时间继电器的K1触点与所述第一接触器KM1的线圈之间的连线与驱动器第二控制端DO2相连。
所述第一时间继电器K1的触发端B1与驱动器的第一控制端DO1相连，用于接收驱动器的第一控制端DO1发送的固定周期为Td的脉冲信号。
所述第一时间继电器K1在所述脉冲信号上升沿被触发。所述第一时间继电器K1的延时时间为T1。所述脉冲信号的固定周期Td小于所述第一时间继电器K1的延时时间T1。
所述第一时间继电器的15/18为时间继电器的常开点。
当驱动器正常工作时，驱动器第二控制端DO2输出低电平，驱动器第一控制端DO1输出固定周期为Td的脉冲信号。在脉冲信号上升沿，第一时间继电器K1计时被触发，由于所述脉冲信号的固定周期Td小于所述第一时间继电器K1的延时时间T1，在本轮第一时间继电器K1的计时尚未完成时，下一个固定周期Td的脉冲信号就会到来，本轮第一时间继电器K1的计时被重置，新的一轮第一时间继电器K1的计时被触发，依此循环往复。这样第一时间继电器K1触点一直未动作，第一时间继电器K1触点保持断开，第一接触器KM1线圈不吸合，电动变桨系统的交流电机M由驱动器通过第二接触器KM2进行闭环控制。
当驱动器仅功率模块损坏而控制模块正常时，控制驱动器第二控制端DO2输出高电平，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2的主触点，电动变桨系统的交流电机M开环动作，完成顺桨。
当驱动器完全损坏时，驱动器第二控制端DO2无法输出高电平，同时也无法使驱动器的第一控制端DO1输出周期性脉冲信号，则第一时间继电器K1在最后一个脉冲信号上升沿T时间后动作，开点吸合，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2，电动变桨系统的交流电机M开环动作，完成顺桨。
本发明实施例所述交流电动变桨系统的顺桨控制系统，当驱动器正常时由驱动器对电动变桨系统实行闭环控制；当驱动器功率模块损坏而控制模块正常时，由驱动器第二控制端发送控制信号控制开环用第一接触器KM1吸合，实现电动变桨系统的开环收桨进线导通，实现紧急顺桨。当驱动器完全损坏时，DO2无法输出高电平，同时也无法使DO1输出周期性脉冲信号，由于驱动器的第一控制端发送的脉冲信号的固定周期Td小于第一时间继电器的延时时间T1，则第一时间继电器在最后一个脉冲信号上升沿T1时间后动作，第一时间继电器的触点吸合，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2接触器，电动变桨系统开环动作，完成顺桨。
本发明实施例所述交流电动变桨系统的电机在驱动器闭环控制的基础上增加了开环控制，实现紧急情况下的顺桨。无论驱动器功率模块损坏还是功率模块和控制模块全部损坏，均可以实现开环顺桨，保证变桨系统的安全。
参见图4和图5，图4是本发明直流电动变桨系统的顺桨控制系统第一实施例电路图；图5是图4(也是图3)中第一时间继电器K1时序图。
本发明第一实施例所述直流电动变桨系统的顺桨控制系统，包括与驱动器第一控制端DO1相连的第一时间继电器K1；电动变桨系统的开环收桨进线U+、U-中串联有第一接触器KM1的主触点。电动变桨系统的直流电机M与控制器之间串联有第二接触器KM2。
所述第一时间继电器K1的线圈串联在电源回路，所述第一时间继电器K1的触点与所述第一接触器KM1的线圈串联在电源回路中。
所述电源回路的电压具体可以为24V。
所述第一时间继电器的K1触点与所述第一接触器KM1的线圈之间的连线与驱动器第二控制端DO2相连。
所述第一时间继电器K1的触发端B1与驱动器的第一控制端DO1相连，用于接收驱动器的第一控制端DO1发送的固定周期为Td的脉冲信号。
所述第一时间继电器K1在所述脉冲信号上升沿被触发。
所述第一时间继电器K1的延时时间为T1。所述脉冲信号的固定周期Td小于所述第一时间继电器K1的延时时间T1。
所述第一时间继电器的15/18为时间继电器的常开点。
驱动器正常工作时，驱动器第二控制端DO2输出低电平，驱动器第一控制端DO1输出固定周期为Td的脉冲信号。在脉冲信号上升沿，第一时间继电器K1计时被触发，由于所述脉冲信号的固定周期Td小于所述第一时间继电器K1的延时时间T1，在本轮第一时间继电器K1的计时尚未完成时，下一个固定周期Td的脉冲信号就会到来，本轮第一时间继电器K1的计时被重置，新的一轮第一时间继电器K1的计时被触发，依此循环往复。这样第一时间继电器K1辅助触点一直未动作，第一时间继电器K1触点保持断开，第一接触器KM1线圈不吸合，电动变桨系统的直流电机M由驱动器通过第二接触器KM2进行闭环控制。
当驱动器仅功率模块损坏而控制模块正常时，控制驱动器第二控制端DO2输出高电平，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2的主触点，电动变桨系统的直流电机M开环动作，完成顺桨。
当驱动器完全损坏时，驱动器第二控制端DO2无法输出高电平，同时也无法使驱动器的第一控制端DO1输出周期性脉冲信号，则第一时间继电器K1在最后一个脉冲信号上升沿T时间后动作，开点吸合，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2，电动变桨系统的直流电机M开环动作，完成顺桨。
本发明实施例所述直流电动变桨系统的顺桨控制系统，当驱动器正常时由驱动器对电动变桨系统实行闭环控制；当驱动器功率模块损坏而控制模块正常时，由驱动器第二控制端发送控制信号控制开环用第一接触器KM1吸合，实现电动变桨系统的开环收桨进线导通，实现紧急顺桨。当驱动器完全损坏时，DO2无法输出高电平，同时也无法使DO1输出周期性脉冲信号，由于驱动器的第一控制端发送的脉冲信号的固定周期Td小于第一时间继电器的延时时间T1，则第一时间继电器在最后一个脉冲信号上升沿T1时间后动作，第一时间继电器的触点吸合，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2接触器，电动变桨系统开环动作，完成顺桨。
本发明实施例所述直流电动变桨系统的电机在驱动器闭环控制的基础上增加了开环控制，实现紧急情况下的顺桨。无论驱动器功率模块损坏还是功率模块和控制模块全部损坏，均可以实现开环顺桨，保证变桨系统的安全。
本发明实施例所述直流电动变桨系统的顺桨控制系统，可以使用两个或多个时间继电器配合使用实现上述开环顺桨的功能。
参见图6、图8和图9，图6是本发明交流电动变桨系统的顺桨控制系统第二实施例电路图；图8是图6(也是图7)中第一时间继电器K1时序图；图9是图6(也是图7)中第二时间继电器K2时序图。
本发明第二实施例所述交流电动变桨系统的顺桨控制系统与第一实施例的区别在于，所述系统还包括第二时间继电器K2。
所述第二时间继电器K2的线圈与所述第一时间继电器K1的线圈并联；
所述第二时间继电器K2的触点串联在所述第一时间继电器K1的触点和所述第一接触器KM1的线圈之间；第二时间继电器K2的触点和所述第一接触器KM1的线圈之间具有连线，且所述驱动器第二控制端DO2该连线相连。
所述第二时间继电器K2的延时时间T2大于所述驱动器的程序初始化时间。
所述第一时间继电器的15/16为时间继电器的常闭点；所述第二时间继电器的15/18为时间继电器的常开点。
所述交流电动变桨系统一上电，第二时间继电器K2延时闭合，第二时间继电器K2延时时间T2要大于驱动器程序的初始化时间。
初始化完成后，驱动器第一控制端DO1输出固定周期为Td的脉冲信号，Td小于第一时间继电器K1延时时间T1，第一时间继电器K1触点(常闭点)断开，且延时T1时间长度后第一时间继电器K1触点闭合。
当驱动器正常工作时，驱动器第二控制端DO2输出低电平，驱动器第一控制端DO1输出固定周期为Td的脉冲信号，在脉冲信号上升沿，第一时间继电器K1计时被触发，由于脉冲信号的固定周期Td小于第一时间继电器K1的延时时间T1，在本轮计时尚未完成时，下一个固定周期的脉冲信号就会到来，本轮第一时间继电器K1计时被重置，新的一轮计时被触发，依此循环往复。这样第一时间继电器K1辅助触点一直未动作，第一时间继电器K1(触点)开点保持断开，第一接触器KM1线圈不吸合，电动变桨系统的交流电机由驱动器通过第二接触器KM2进行闭环控制。
当驱动器仅功率模块损坏而控制模块正常时，控制驱动器第二控制端DO2输出高电平，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2，电动变桨系统的交流电机开环动作，完成顺桨。
当驱动器完全损坏时，驱动器第二控制端DO2无法输出高电平，同时也无法使驱动器第一控制端DO1输出周期性脉冲信号，则第一时间继电器在最后一个脉冲信号上升沿被触发，在第一时间继电器K1的延时时间T1时间后动作，第一时间继电器K1的触点(开点)吸合，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2，电动变桨系统的交流电机开环动作，完成顺桨。
本发明实施例所述电动变桨系统的顺桨控制系统，使用驱动器自身的第一控制端DO1、驱动器第二控制端DO2判断驱动器的好坏，也可使用其他与驱动器通信的控制器判断驱动器的好坏。
参见图7、图8和图9，图7是本发明直流电动变桨系统的顺桨控制系统第二实施例电路图；图8是图7(也是图6)中第一时间继电器K1时序图；图9是图7(也是图6)中第二时间继电器K2时序图。
本发明第二实施例所述直流电动变桨系统的顺桨控制系统与第一实施例的区别在于，所述系统还包括第二时间继电器K2。
所述第二时间继电器K2的线圈与所述第一时间继电器K1的线圈并联；
所述第二时间继电器K2的触点串联在所述第一时间继电器K1的触点和所述第一接触器KM1的线圈之间；且所述驱动器第二控制端DO2与第二时间继电器K2的触点与所述第一接触器KM1的线圈之间的连线相连。
所述第二时间继电器K2的延时时间T2大于所述驱动器的程序初始化时间。
所述第一时间继电器的15/16为时间继电器的常闭点；所述第二时间继电器的15/18为时间继电器的常开点。
所述直流电动变桨系统一上电，第二时间继电器K2延时闭合，第二时间继电器K2延时时间T2要大于驱动器程序的初始化时间。
初始化完成后，驱动器第一控制端DO1输出固定周期为Td的脉冲信号，Td小于第一时间继电器K1延时时间T1，第一时间继电器K1触点(常闭点)断开，且延时T1时间长度后第一时间继电器K1触点闭合。
当驱动器正常工作时，驱动器第二控制端DO2输出低电平，驱动器第一控制端DO1输出固定周期为Td的脉冲信号，在脉冲信号上升沿，第一时间继电器K1计时被触发，由于脉冲信号的固定周期Td小于第一时间继电器K1的延时时间T1，在本轮计时尚未完成时，下一个固定周期的脉冲信号就会到来，本轮第一时间继电器K1计时被重置，新的一轮计时被触发，依此循环往复。这样第一时间继电器K1辅助触点一直未动作，第一时间继电器K1触点(开点)保持断开，第一接触器KM1线圈不吸合，电动变桨系统的直流电机M由驱动器通过第二接触器KM2进行闭环控制。
当驱动器仅功率模块损坏而控制模块正常时，控制驱动器第二控制端DO2输出高电平，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2，电动变桨系统的直流电机M开环动作，完成顺桨。
当驱动器完全损坏时，驱动器第二控制端DO2无法输出高电平，同时也无法使驱动器第一控制端DO1输出周期性脉冲信号，则第一时间继电器在最后一个脉冲信号上升沿被触发，在第一时间继电器K1的延时时间T1时间后动作，第一时间继电器K1的触点(开点)吸合，使第一接触器KM1线圈吸合，同时断开第二接触器KM2，电动变桨系统的直流电机M开环动作，完成顺桨。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电动变桨系统的顺桨控制系统，其特征在于，所述控制系统包括与驱动器第一控制端相连的第一时间继电器；电动变桨系统的开环收桨进线中串联有第一接触器的主触点；
所述第一时间继电器的线圈串联在电源回路，所述第一时间继电器的触点与所述第一接触器的线圈串联在电源回路中；
所述第一时间继电器的触点与所述第一接触器的线圈之间的连线与驱动器第二控制端相连；
所述第一时间继电器的触发端与驱动器的第一控制端相连，用于接收驱动器的第一控制端发送固定周期为Td的脉冲信号；
所述第一时间继电器在所述脉冲信号上升沿被触发；
所述第一时间继电器的延时时间为T1；
所述固定周期Td小于所述第一时间继电器的延时时间T1。
2.根据权利要求1所述的电动变桨系统的顺桨控制系统，其特征在于，所述系统包括第二时间继电器；
所述第二时间继电器的线圈与所述第一时间继电器的线圈并联；
所述第二时间继电器的触点串联在所述第一时间继电器的触点和所述第一接触器的线圈之间；且所述驱动器第二控制端与第二时间继电器的触点与所述第一接触器的线圈之间的连线相连；
所述第二时间继电器的延时时间T2大于所述驱动器的程序初始化时间。
3.根据权利要求1所述的电动变桨系统的顺桨控制系统，其特征在于，所述第一时间继电器为常开时间继电器。
4.根据权利要求2所述的电动变桨系统的顺桨控制系统，其特征在于，所述第一时间继电器为常闭时间继电器；所述第二时间继电器为常开时间继电器。
5.根据权利要求1所述的电动变桨系统的顺桨控制系统，其特征在于，所述电源回路的电压为24伏。
6.根据权利要求1所述的电动变桨系统的顺桨控制系统，其特征在于，所述电动变桨系统为直流或者交流电动变桨系统。
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