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CN113513448B - 一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法 - Google Patents

一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法，包括控制系统和刹车装置，控制系统包含变桨控制器和超速开关，超速开关输出端与刹车装置输入端电连接，刹车装置为被动式电磁刹车，被动式电磁刹车用于在断电时处于刹车释放状态，在上电时能对变桨电机进行刹车。本发明的有益效果是可以在风机控制系统失效或严重超速的情况下利用被动式电磁刹车断电松闸的特性利用风力产生的推力把叶片收桨，确保风机的安全，并通过超速开关对整个系统进行双重保障，防止控制系统故障时不能有效变桨导致的飞车事故。

Description

一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法
技术领域
本发明属于工业自动化控制领域，尤其是涉及一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法。
背景技术
随着科学技术的快速发展和人类生活水平的提高，在新能源的开发过程中，风能的利用受到了世界各国的关注。使用新能源能有效减少对环境的污染，而风能是一种清洁的可再生能源，利用风能可很大程度上实现节能减排的目的。为了更有效的利用风能，采用大型风力发电机组(以下简称风机)将风能转化为电能进行利用，而风机的安全运行靠其中的各个系统进行保障，其中变桨系统尤为关键。
风机的变桨系统具备以下功能：
变桨控制系统通过控制叶片的桨距角及变桨速度完成以下的功能：
1在风机启动阶段，通过改变叶片的桨距角，在低风速时就能给风机的叶轮提供足够的启动转矩，使风轮转速快速达到并网转速，实现快速并网。
2在风机并网后未达到满功率发电前，把叶片的桨距角控制在0度左右，通过变流器控制发电机的转度，通过跟踪最佳尖速比来获得最优的发电功率。
3在风机达到满发功率后，随着风速的提高，通过增大叶片的桨距角来限制叶片吸收的风能，从而把风机的功率维持在额定功率。
4在风机故障时，变桨系统把叶片的桨距角收到90度(叶片的气动刹车功能)，使风机的转速迅速降低，确保风机平稳的停机。
所以变桨控制系统不但影响风机的发电效率，风机的稳定性，还是风机重要的安全保障系统。
目前绝大多数风机安装的是主动式电磁刹车，即供电松闸式的电磁刹车，由变桨控制器发送信号来开启电磁刹车进行变桨操作，一旦在变桨控制器故障或电网掉电且变桨备用电源没电等情况发生时，变桨控制系统如果不能及时收桨，风机将出现飞车的危险，甚至造成整个风机倒塌的严重事故。因此需要我们设计出一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法，来解决这些问题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法，包括控制系统和刹车装置，所述控制系统包含变桨控制器和超速开关，所述超速开关输出端与所述刹车装置输入端电连接，所述刹车装置为被动式电磁刹车，所述被动式电磁刹车用于在断电时处于刹车释放状态，在上电时能对变桨电机进行刹车。
优选的，所述变桨控制器输出端与第二接触器线圈连接，通过所述第二接触器实现对所述刹车装置的控制。
如此设置，便于通过变桨控制器的信号输出控制第二接触器线圈的通断，实现对刹车装置的控制，可以及时控制风力发电机组的桨叶收桨，防止飞车。
优选的，所述超速开关输入端连接有接近开关且输出端与第一接触器线圈连接，所述接近开关用于监测叶轮的转速，当叶轮转速超过最高值时所述超速开关控制第一接触器断开，切断所述刹车装置的电源。
如此设置，可以对风机转速进行监控，防止风机转速过高，能及时切断电源，使风机能借助风的推力完成收浆，防止飞车，提高了风机安全性。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明可以在风机控制系统失效或严重超速的情况下利用被动式电磁刹车断电松闸的特性利用风力产生的推力把叶片收桨，确保风机的安全，并通过超速开关对整个系统进行双重保障，防止控制系统故障时不能有效变桨导致的飞车事故。
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是本发明所述一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法的连接框图；
图2是本发明所述一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法的控制系统接线图；
图3是本发明所述一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法的刹车装置与接触器接线图。
附图标记说明如下：
1、控制系统；101、变桨控制器；102、接近开关；103超速开关；2、刹车装置；3、第一接触器；4、第二接触器。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1-3所示，一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法，包括控制系统1和刹车装置2，控制系统1包含变桨控制器101和超速开关103，超速开关103输出端与刹车装置2输入端电连接，刹车装置2为被动式电磁刹车，被动式电磁刹车用于在断电时处于刹车释放状态，在上电时能对变桨电机进行刹车。
优选的，变桨控制器101输出端与第二接触器4线圈连接，通过控制第二接触器4实现对刹车装置2的控制，便于通过变桨控制器的信号输出控制第二接触器线圈的通断，实现对刹车装置的控制，可以及时控制风例发电机组的桨叶收桨，防止飞车。
优选的，超速开关103输入端连接有接近开关102且输出端与第一接触器3线圈连接，接近开关102用于监测叶轮的转速，当叶轮转速超过最高值时超速开关103控制第一接触器3断开，切断刹车装置2的电源，可以对风机转速进行监控，防止风机转速过高，能及时切断电源，使风机能借助风的推力完成收浆，防止飞车，提高了风机安全性。
本实施例的工作过程：在正常工作做时控制系统1可以通过控制第二接触器4来主动控制变桨电机电磁刹车的松闸与合闸，配合变桨系统进行开桨与收桨，如果遇到大风天气变桨控制器101控制的收桨速度过慢或者变桨控制器101出现死机等故障导致风机不能及时收浆时，由于受风力影响，风机叶片会越转越快，此时接近开关102会将检测到的风机实时转速数据传输至超速开关103，当超速开关103接收到的风机转速实际转已经速超过设定的最大转速时超速开关103断开使第一接触器3线圈失电，当第一接触器3线圈失电后第一接触器3的主触点断开连接，切断了变桨电机上被动式电磁刹车的电源，当被动式电磁刹车断电后会处于松闸状态，此时电磁刹车不再限制变桨电机的转动，变桨驱动机构处于自由状态，叶片在风载荷的推力作用下会完成收桨，从而避免风机飞车事故的发生。
如果风机出现电网断电且备用电源没电等故障时，风机内的第二接触器4和第一接触器3都断开，同时被动式电磁刹车在断电后也会松闸，使变桨驱动机构处于自由转动状态，叶片会在风载荷的推力作用下完成收桨，避免出现风机飞车事故。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (1)

1.一种预防风力发电机组飞车的变桨刹车控制方法，其特征在于：包括控制系统（1）和刹车装置（2），所述控制系统（1）包含变桨控制器（101）和超速开关（103），所述超速开关（103）输出端与所述刹车装置（2）输入端电连接；
所述刹车装置（2）为被动式电磁刹车，所述被动式电磁刹车用于在断电时处于刹车释放状态，在上电时能对变桨电机进行刹车；
所述变桨控制器（101）输出端与第二接触器（4）线圈连接，通过所述第二接触器（4）实现对所述刹车装置（2）的控制；
所述超速开关（103）输入端连接有接近开关（102）且输出端与第一接触器（3）线圈连接，所述接近开关（102）用于监测叶轮的转速，当叶轮转速超过最高值时所述超速开关（103）控制第一接触器（3）断开，切断所述刹车装置（2）的电源。
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