本实用新型专利技术提供了一种风电机组风轮超速主动保护装置，属于风力发电机组安全保护领域，其中，风电机组风轮超速主动保护装置通过压电电荷检测模块检测风轮旋转时产生的压电电荷信息并通过信号处理模块处理后发送给所述控制模块，控制模块适于依据接收的压电电荷信息计算风轮当前转速，在计算的风轮当前转速超过预设速度时，触发继电器工作，使风电机组的风轮进行紧急收桨，在不采用复杂的机械结构和传感器芯片的情况下，可精确测量风轮的转速并进行超速主动保护，以一种自主可控，低成本的技术方案大大提高了风电机组的安全性。的技术方案大大提高了风电机组的安全性。的技术方案大大提高了风电机组的安全性。
【技术实现步骤摘要】
风电机组风轮超速主动保护装置
[0001]本技术涉及风力发电机组安全保护领域，具体涉及一种风电机组风轮超速主动保护装置。
技术介绍
[0002]近年来，风电机组倒塔、着火事故偶有发生，给风电业主造成很大的经济损失。而风电机组倒塔和着火事故的原因中有很大一部是由于机组超速保护失效，机组持续超速运行导致。
[0003]当前机组都具备转速检测与保护系统，一般主控系统安全链设置两个以上硬件转速检测与超速保护模块，并将“机组转速正常”和“变桨紧急顺桨”热线信号经滑环传给变桨系统。当转速正常和机组状态正常时，“机组转速正常”和“变桨紧急顺桨”热线信号为高电平。超速保护模块检测机组超速或主控进行紧急顺桨时，“机组转速正常”或“变桨紧急顺桨”热线信号为低电平，变桨系统进行紧急顺桨。
[0004]但是该“机组转速正常”或“变桨紧急顺桨”热线信号有时由于机组安装施工或是运行后多次技术改造，存在该热线信号被错接或短接至供电电源正极情况，此时，当机组超速或进行紧急顺桨时，主控系统无法断开该热线信号，导致变桨系统无法进行紧急顺桨，最终机组持续超速直至倒塔或着火事故发生。
[0005]当前行业内已经针对这种风险进行了若干种风轮超速主动保护的改进设计，如在轮毂进行离心机械机构设计，当离心力机构弹簧触发保护系统动作，还有如在轮毂增加测速编码器等，但是设备和改造工作相对复杂，成本较高。
[0006]上述问题是目前亟待解决的。
技术实现思路
[0007]本技术所要解决的技术问题是提供一种风电机组风轮超速主动保护装置，以实现风轮超速主动保护的目的。
[0008]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种风电机组风轮超速主动保护装置包括：
[0009]压电电荷检测模块、信号处理模块、控制模块以及继电器；
[0010]所述压电电荷检测模块通过信号处理模块与所述控制模块电性连接，且适于检测风轮旋转时产生的压电电荷信息并通过信号处理模块处理后发送给所述控制模块；
[0011]所述控制模块适于依据接收的压电电荷信息计算风轮当前转速；
[0012]所述控制模块与所述继电器电性连接，且适于在计算的风轮当前转速超过预设速度时，触发继电器工作，使风电机组的风轮进行紧急收桨。
[0013]进一步的，所述压电电荷检测模块为压电传感器。
[0014]进一步的，所述信号处理模块包括放大电路以及硬件滤波电路；
[0015]所述压电电荷检测模块检测到的压电电荷信息经过放大电路放大以及硬件滤波
电路滤波之后发送给所述控制模块。
[0016]进一步的，所述控制模块包括低通滤波单元、第一陷波滤波单元以及第二陷波滤波单元；
[0017]所述控制模块通过所述低通滤波单元滤除高频干扰信号后依次通过第一陷滤波单元以及第二陷波滤波单元滤除风机组风轮运行时产生的振动频率。
[0018]进一步的，所述第一陷波滤波单元的中心频率为风电机组塔筒一阶振动频率，所述第二陷波滤波单元的中心频率为传动链固有振动频率。
[0019]进一步的，所述压电电荷检测模块包括质量块、压电元件以及底座；
[0020]所述压电元件设置于所述质量块以及所述底座之间；
[0021]所述底座垂直固定于所述风轮的轮毂内部的断面上。
[0022]进一步的，所述压电电荷检测模块检测的压电电荷Q＝K(M+m/2)a，a＝a0+g cos(θ)；
[0023]式中，Q为压电电荷，K为压电元件的压电常数，M为质量块的质量，m为压电元件的质量，a为压电元件的综合加速度在径向的分量,a0为角速度ω产生的离心加速度,g为重力加速度，θ为压电电荷检测模块到轮毂中心与垂直方向的夹角。
[0024]进一步的，所述控制模块还包括外部通讯接口。
[0025]进一步的，所述外部通讯接口为RS485、CANopen通讯接口中的任意一种。
[0026]本技术的有益效果是：本技术提供了一种风电机组风轮超速主动保护装置，其中，风电机组风轮超速主动保护装置通过压电电荷检测模块检测风轮旋转时产生的压电电荷信息并通过信号处理模块处理后发送给所述控制模块，控制模块适于依据接收的压电电荷信息计算风轮当前转速，在计算的风轮当前转速超过预设速度时，触发继电器工作，使风电机组的风轮进行紧急收桨，在不采用复杂的机械结构和传感器芯片的情况下，可精确测量风轮的转速并进行超速主动保护，以一种自主可控，低成本的技术方案大大提高了风电机组的安全性。
附图说明
[0027]下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。
[0028]图1为本技术实施例所提供的风电机组风轮超速主动保护装置的原理框图。
[0029]图2为本技术实施例所提供的压电电荷检测模块的原理框图。
[0030]图3为本技术实施例所提供的放大电路的等效电路图。
[0031]图4为本技术实施例所提供的硬件滤波电路的电路图。
[0032]图5为本技术实施例所提供的软件滤波模块的传递函数图。
[0033]图6为本技术实施例所提供的经软件滤波处理后的加速度与风轮旋转角度的曲线图。
具体实施方式
[0034]现在结合附图对本技术作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。
[0035]请参阅图1，本实施例提供了一种风电机组风轮超速主动保护装置。风电机组风轮
超速主动保护装置包括：压电电荷检测模块、信号处理模块、控制模块以及继电器；所述压电电荷检测模块通过信号处理模块与所述控制模块电性连接，且适于检测风轮旋转时产生的压电电荷信息并通过信号处理模块处理后发送给所述控制模块；所述控制模块适于依据接收的压电电荷信息计算风轮当前转速；所述控制模块与所述继电器电性连接，且适于在计算的风轮当前转速超过预设速度时，触发继电器工作，使风电机组的风轮进行紧急收桨。在不采用复杂的机械结构和传感器芯片的情况下，可精确测量风轮的转速并进行超速主动保护，以一种自主可控，低成本的技术方案大大提高了风电机组的安全性。
[0036]如图2所示，在本实施例中，所述压电电荷检测模块为压电传感器。具体地，所述压电电荷检测模块包括质量块、压电元件以及底座；所述压电元件设置于所述质量块以及所述底座之间；所述底座垂直固定于所述风轮的轮毂内部的断面上。压电电荷检测模块随风轮转动，质量块由于离心力和重力的合力作用于压电元件，在其极化方向的两端产生压电电荷，且压电电荷与合力产生的加速度成正比。
[0037]具体来说，所述压电电荷检测模块检测的压电电荷Q＝K(M+m/2)a，a＝a0+g cos(θ)；
[0038]式中，Q为压电电荷，K为压电元件的压电常数，M为质量块的质量，m为压电元件的质量，a为压电元件的综合加速度在径向的分量,a0为角速度ω产生的离心加速度,g为重力加速度，θ为压电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风电机组风轮超速主动保护装置，其特征在于，包括：压电电荷检测模块、信号处理模块、控制模块以及继电器；所述压电电荷检测模块通过信号处理模块与所述控制模块电性连接，且适于检测风轮旋转时产生的压电电荷信息并通过信号处理模块处理后发送给所述控制模块；所述控制模块适于依据接收的压电电荷信息计算风轮当前转速；所述控制模块与所述继电器电性连接，且适于在计算的风轮当前转速超过预设速度时，触发继电器工作，使风电机组的风轮进行紧急收桨。2.如权利要求1所述的风电机组风轮超速主动保护装置，其特征在于，所述压电电荷检测模块为压电传感器。3.如权利要求1所述的风电机组风轮超速主动保护装置，其特征在于，所述信号处理模块包括放大电路以及硬件滤波电路；所述压电电荷检测模块检测到的压电电荷信息经过放大电路放大以及硬件滤波电路滤波之后发送给所述控制模块。4.如权利要求3所述的风电机组风轮超速主动保护装置，其特征在于，所述控制模块包括低通滤波单元、第一陷波滤波单元以及第二陷波滤波单元；所述控制模块通过所述低通滤波单元滤除高频干扰信号后依次通过第一陷滤波单元以及第二陷波滤波单元滤除风机组风轮运行时产生的振...
【专利技术属性】
技术研发人员：房文伟，
申请(专利权)人：杭州合萨科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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