一种变桨距系统的顺桨驱动检测装置及其顺桨方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种变桨距系统的顺桨驱动检测装置及其顺桨方法，包括：电流检测装置，用于检测逆变器输出电流值并传输至控制器；电压检测装置，用于检测伺服电机的输入电压值并传输至控制器；旋转变压器，用于检测伺服电机的转速并通过旋变解码装置进行解码后传输至控制器；所述控制器根据测量电流值、电压值和电机转速计算出伺服电机的转矩，所述控制器根据伺服电机的转矩判断伺服电机的故障类型，并为过载故障时进行紧急顺桨模式；本发明专利技术可实现变桨系统过载故障时，自动检测风电变桨用伺服驱动器的状态，自动完成顺桨动作，将桨叶转回到顺桨位置，与此同时，将故障报警上报到上位机，上位机可指令其他桨叶进行顺桨，从而保护风电机组的安全。

Propeller driven detection device of variable pitch system and its propeller method

The invention discloses a variable pitch system driven feathering detecting device and feathering method, including: the current detection device for detecting the output current of the inverter and transmitted to the controller; voltage detection device for detecting the input voltage of the servo motor and transmitted to the controller; the rotating transformer used for speed servo detection the motor and transmitted to the controller through the decoding resolver decoding device; the controller according to the measured current value and voltage value and the motor speed to calculate the torque of servo motor, the servo motor controller to determine fault types according to the torque of the servo motor, and emergency feathering mode for overload fault; the invention can realization of variable pitch system overload fault, automatic detection of wind turbine pitch servo drive state, automatic feathering action, will turn back to the blade At the same time, the fault alarm is reported to the upper computer, and the upper computer can instruct the other blades to carry forward the propeller to protect the safety of the wind turbine.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风电
，具体涉及一种变桨距系统的顺桨驱动检测装置及其顺桨方法。
技术介绍
在大功率风电机组中，通常采用电动变桨系统，即由风电变桨伺服驱动器驱动变桨电机，经过减速箱后驱动叶片进行桨距角调整。上位机向风电变桨伺服驱动器给定转速信号和位置信号，风电变桨伺服驱动器向变桨电机输出驱动功率，变桨驱动器配备后备电源，电网突然断电，后备电源为伺服电机顺桨提供电源，使伺服电机顺桨，否则伺服电机无法完成顺桨，风力发电机组会有毁坏的危险，而桨叶在其行程的极限位置，安装了桨叶限位开关，进行可靠性更高的硬件级保护。目前的风电变桨伺服驱动器中一般集成了对伺服电机转矩异常的监测功能，当监测到伺服电机过载时，将会报警并顺桨停机，该功能对于一台普通的伺服驱动器来说是不具备的，然而在风电行业中，伺服电机长期过载报警制动停机则意味着可能在风电机组迎风风速较高时把其中一片桨叶将停止在一个不安全位置，此种情况将造成风电机组叶片承受过大风力，进而风电机组运行存在很大的安全隐患。因此，现有的变桨距系统的顺桨驱动检测装置不能满足风电行业的需求，需要一种新型的变桨距系统的顺桨驱动装置及其顺桨方法来更好的满足风电行业的需求。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了一种变桨距系统的顺桨驱动检测装置及其顺桨方法，本申请的目的是：风电变桨伺服电机长期转矩过载时，且应用顺桨方法的顺桨程序一直保持激活状态，可实现电机过载故障时，自动检测风电变桨伺服驱动器的状态，自动完成顺桨动作，当控制器检测到伺服电机过载故障时，断开变桨安全链，将故障报警上报到上位机，上位机可指令其他桨叶进行顺桨，从而保护风电机组的安全。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：一种变桨距系统的顺桨伺服驱动检测装置，包括：电流检测装置，用于检测逆变器输出电流值并传输至控制器；电压检测装置，用于检测伺服电机的输入电压值并传输至控制器；旋转变压器，用于检测伺服电机的转速并通过旋变解码装置进行解码后传输至控制器；所述控制器根据测量电流值、电压值和电机转速计算出伺服电机的转矩，所述控制器根据伺服电机的转矩将驱动信号通过驱动隔离电路传输至逆变器；所述控制器根据伺服电机的转矩判断伺服电机的故障类型，并为过载故障时进行紧急顺桨模式，在该模式下根据电机参数模型，以速度Vmax进行紧急顺桨。进一步的，所述控制器与上位机通信。进一步的，所述电流检测装置包括依次相连的电流霍尔传感器、I/V转换电路和交直流转换装置，所述电流霍尔传感器连接在逆变器的输出端。电流霍尔传感器采集逆变器的输出电流信号并传输至I/V转换电路进行电流电压的转换，之后再进行交直流的转换，然后传输至控制器，在控制器中进一步的进行模数转换后进行滤波，最终得到处理后的逆变器的输出电流信号。进一步的，所述电压检测装置包括分压电路，所述分压电路依次与自动量程转换电路、阻抗变换电路和V/F转换器相连，所述V/F转换器与控制器的计数器相连。进一步的，所述自动量程转换电路包括与分压电路相连的模拟开关，所述模拟开关和线性放大器相连。来自被测量的输入电压信号经分压电路分压后，由模拟开关和线性放大器组成的自动量程转换电路测量电压的高低，进行自动量程切换，在经阻抗变换电路和V/F转换器，转换成一定比例与之对应的频率信号，由控制器的计数器对频率脉冲进行计数，从而得出被测量电压。一种基于变桨距系统的顺桨伺服驱动检测装置的顺桨方法，包括以下步骤：步骤S1:自动变桨模式，启动伺服电机过载故障检测并判断电机是否过载故障，如伺服电机过载故障即进入步骤S2，如驱动器未发生故障，驱动器正常运行；步骤S2:控制器断开变桨安全链，进入紧急顺桨模式，转入步骤S3，控制器并将故障报警上传到上位机，上位机可指令其他桨叶进行顺桨，从而保护风电机组的安全；步骤S3:根据电机故障类型，当伺服电机转矩超过额定转矩的时间超过设定时间时为伺服电机过载故障E，进入步骤S4；当伺服电机瞬间转矩超过极限转矩时为伺服电机过载故障F，进入步骤S5；步骤S4:电机使能，变桨系统的模式进入紧急顺桨模式，将该变桨系统的目标位置设定为第一设定位置，速度设为紧急顺桨速度Vmax，控制方式采用位置控制，变桨系统以顺桨速度达到第一设定位置，当到达第一设定位置时，停止伺服电机运行，延时设定时间再次判断桨叶是否到达第一设定位置限位，若未到达第一设定位置限位，即重复步骤S4，若桨叶到达第一设定位置限位，则顺桨完成，制动器抱闸；步骤S5:电机使能，变桨系统的模式进入紧急顺桨模式，将该变桨系统的目标位置设定为第二设定位置，速度设为紧急顺桨速度-Vmax，控制方式采用位置控制，变桨系统以顺桨速度达到第二设定位置，当到达第二设定位置时，停止伺服电机运行，延时设定时间再次判断桨叶是否到达第二设定位置限位，若未到达第二设定位置限位，即重复步骤S5，若桨叶到达第二设定位置限位，则顺桨完成，制动器抱闸。进一步的，判断电机是否过载故障时，控制器根据接收到的测量电压、电流及伺服电机的转速来计算伺服电机转矩，根据伺服电机转矩与设定转矩进行比较继而判断该伺服电机是否过载故障；进一步的，计算伺服电机转矩的公式为：转矩其中为U线与I线间的相位角，U为逆变器的输出电压，I为逆变器的输出电流，n伺服电机的转速。本专利技术的有益效果：本专利技术一种变桨距系统顺桨方法由变桨系统过载故障触发并进行相应顺桨控制，且该顺桨方法通过集成在风电变桨用伺服驱动器中来实现，本专利技术变桨距系统顺桨方法可实现变桨系统过载故障时，自动检测风电变桨用伺服驱动器的状态，自动完成顺桨动作，将桨叶转回到顺桨位置，与此同时，将故障报警通过硬件(断开安全链)和软件(通讯)上报到上位机，上位机可指令其他桨叶进行顺桨，从而保护风电机组的安全。附图说明图1为本专利技术一种变桨距系统的顺桨驱动检测装置硬件连接框图；图2为本专利技术一种变桨距系统的顺桨方法流程示意图；图3(a)-图3(c)为本专利技术的电压检测装置电路图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术进行详细说明：本专利技术公开了一种变桨距系统的顺桨驱动检测装置，主要部分为伺服电机过载故障检测，故障触发进行相应顺桨控制；伺服电机过载故障检测主要是通过判断伺服电机转矩是否长时间大于额定转矩或者为瞬间转矩超过极限转矩。伺服电机转矩监测功能用于实时监测伺服电机运行过程中伺服电机负载转矩信号，在负载转矩范围内判断是否偏离预设值来判定并给出伺服电机负载正常、伺服电机负载故障。如图1为本专利技术变桨距系统的顺桨驱动检测装置硬件示意图，电流检测装置通过电流霍尔传感器、I/V转换和交直流转换装置检测逆变器输出电流值；图3(a)-图3(c)为本专利技术电压检测装置示意图所示，通过电压检测装置来检测伺服电机的输入电压值，来自被测量的输入电压信号经分压电路分压后，由模拟开关和线性放大器组成的自动量程转换电路测量电压的高低，进行自动量程切换，在经阻抗变换电路和V/F转换器，转换成一定比例与之对应的频率信号，由DSP56F8346计数器对频率脉冲进行计数，从而得出被测量电压；通过旋转变压器来检测伺服电机的转速。伺服电机功率公式(1)公式(2)转矩其中为U线与I线间的相位角；从公式(2)可看出通过测量电流、电压和电机转速，可以计算出伺服电机的转矩。本专利技术还公开了一种变桨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变桨距系统的顺桨伺服驱动检测装置，其特征是，包括：电流检测装置，用于检测逆变器输出电流值并传输至控制器；电压检测装置，用于检测伺服电机的输入电压值并传输至控制器；旋转变压器，用于检测伺服电机的转速并通过旋变解码装置进行解码后传输至控制器；所述控制器根据测量电流值、电压值和电机转速计算出伺服电机的转矩，所述控制器根据伺服电机的转矩将驱动信号通过驱动隔离电路传输至逆变器；所述控制器根据伺服电机的转矩判断伺服电机的故障类型，并为过载故障时进行紧急顺桨模式，在该模式下根据电机参数模型，以速度Vmax进行紧急顺桨。

【技术特征摘要】
1.一种变桨距系统的顺桨伺服驱动检测装置，其特征是，包括：电流检测装置，用于检测逆变器输出电流值并传输至控制器；电压检测装置，用于检测伺服电机的输入电压值并传输至控制器；旋转变压器，用于检测伺服电机的转速并通过旋变解码装置进行解码后传输至控制器；所述控制器根据测量电流值、电压值和电机转速计算出伺服电机的转矩，所述控制器根据伺服电机的转矩将驱动信号通过驱动隔离电路传输至逆变器；所述控制器根据伺服电机的转矩判断伺服电机的故障类型，并为过载故障时进行紧急顺桨模式，在该模式下根据电机参数模型，以速度Vmax进行紧急顺桨。2.如权利要求1所述的一种变桨距系统的顺桨伺服驱动检测装置，其特征是，所述控制器与上位机通信，控制器并将故障报警上传到上位机，上位机可指令其他桨叶进行顺桨，从而保护风电机组的安全。3.如权利要求1所述的一种变桨距系统的顺桨伺服驱动检测装置，其特征是，所述电流检测装置包括电流依次相连的电流霍尔传感器、I/V转换电路和交直流转换装置，所述电流霍尔传感器连接在逆变器的输出端；电流霍尔传感器采集逆变器的输出电流信号并传输至I/V转换电路进行电流电压的转换，之后再进行交直流的转换，然后传输至控制器，在控制器中进一步的进行模数转换后进行滤波，最终得到处理后的逆变器的输出电流信号。4.如权利要求1所述的一种变桨距系统的顺桨伺服驱动检测装置，其特征是，所述电压检测装置包括分压电路，所述分压电路依次与自动量程转换电路、阻抗变换电路和V/F转换器相连，所述V/F转换器与控制器的计数器相连。5.如权利要求4所述的一种变桨距系统的顺桨伺服驱动检测装置，其特征是，所述自动量程转换电路包括与分压电路相连的模拟开关，所述模拟开关和线性放大器相连；来自被测量的输入电压信号经分压电路分压后，由模拟开关和线性放大器组成的自动量程转换电路测量电压的高低，进行自动量程切换，在经阻抗变换电路和V/F转换器，转换成一定比例与之对应的频率信号，由控制器的计数器对频率脉冲进行计数，从而得出被测量电压。6.一种基于权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，王英，
申请(专利权)人：山东森源新能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37