风力发电机舱控制系统技术方案

本申请提出了一种风力发电机舱控制系统，包括：包括单片机、可编程并行I/O接口芯片、光耦驱动电路、信号输入电路、信号输出电路、接近开关、限位开关、压力传感器、位移传感器和温度传感器。其中，单片机根据接近开关、限位开关采集偏航信息，当偏航角度超过了预定角度，发出偏航控制信号，控制偏航系统进行反转解缆或控制停机。同时，单片机根据压力传感器、位移传感器和温度传感器获取液压刹车系统的弹性支撑中的压力补偿信息，发出液压控制信号控制液压刹车系统调节压力，降低振动。解决了现有技术中缺少能够检测风力发电机机舱状态及时控制避免发生故障影响工作的风力发电机机舱控制系统的问题。系统的问题。系统的问题。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机舱控制系统


[0001]本申请涉及风力发电
，尤其涉及一种风力发电机舱控制系统。

技术介绍

[0002]随着常规能源短缺和环境污染问题加剧，风能作为可再生绿色能源，对其开发利用十分必要。在风力发电中，为了提高风能利用率，在风力发电机机舱上及内部安装有风速仪、风向标靶、风轮、传动系统、发电机系统和偏航系统，机舱是可以顺时针旋转，也可以逆时针旋转，在偏航过程中，如果机舱总是朝向同一个方向旋转肯定是不行的，因为机舱底部大齿圈内容布置着多根电缆，机舱旋转电缆就跟着扭转，所以为了防止电缆扭转破坏，需要在进行风能的扑捉时，通过风速仪和风向标靶得到的信息，控制系统对信息进行分析和处理是否利用偏航系统进行调整偏航马达的运行，利用传动机构调整机舱的姿态，使风轮始终朝着迎风的方向，以保证发电机在运行时能够充分利用已有的风力资源；在偏航控制的过程中，还需要借助偏航液压刹车系统辅助，固定机舱或释放机舱，所以还需要考虑振动对液压刹车系统的影响；现有技术中缺少能够检测风力发电机机舱状态及时控制避免发生故障影响工作的风力发电机机舱控制系统。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种单片机、输入输出电路及各种传感器采集风力发电机机舱的状态，及时发出控制信号，避免故障的发生的风力发电机舱控制系统。
[0004]根据本申请的一方面，提出了一种风力发电机舱控制系统，所述机舱外表面设有风向传感器，且所述机舱带有偏航系统及液压刹车系统，所述控制系统包括：
[0005]单片机、第一可编程并行I/O接口芯片、第二可编程并行I/O接口芯片、第三可编程并行I/O接口芯片、第一光耦驱动电路、第二光耦驱动电路、第三光耦驱动电路、第一信号输入电路、第二信号输入电路、信号输出电路、多个接近开关、限位开关、压力传感器、位移传感器和温度传感器；其中，
[0006]所述接近开关与所述限位开关，固定在所述偏航系统的偏航底座上；
[0007]所述压力传感器和位移传感器均设置在所述液压刹车系统的弹性支撑件上；
[0008]所述风向传感器与所述第一信号输入电路相连，所述第一信号输入电路通过所述第一光耦驱动电路和所述第一可编程并行I/O接口芯片与单片机连接；
[0009]所述接近开关、所述限位开关、所述压力传感器、所述位移传感器以及所述温度传感器，均与所述第二信号输入电路相连，所述第二信号输入电路通过所述第二光耦驱动电路和第二可编程并行I/O接口芯片与单片机连接，用于实现单片机对各信号的采集；
[0010]所述单片机与所述第三可编程并行I/O接口芯片连接，所述第三可编程并行I/O接口芯片与所述第三光耦驱动电路连接，所述第三光耦驱动电路与所述信号输出电路连接，所述信号输出电路分别与液压刹车系统和偏航系统连接，用于实现单片机与液压刹车系统和偏航系统的控制信号传输；
[0011]其中，所述单片机在采集到的信号大于预设的位移量或偏航角度时，生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述液压刹车系统或所述偏航系统，实现对所述液压刹车系统或所述偏航系统的控制。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述接近开关为两个，且分别与偏航轴承相邻的两个轮齿的端面相对，且所述两个接近开关之间的距离大于所述两个轮齿之间的间距；所述限位开关的旋转部与偏航轴承的一个轮齿啮合。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述风向传感器的风向信号输出端与所述第一信号输入电路的开关信号输入端连接；所述第一信号输入电路的开关信号输出端通过所述第二光耦驱动电路和所述第一可编程并行I/O接口芯片与所述单片机的开关信号输入端连接。
[0014]在本申请实施例中，所述接近开关、所述限位开关、所述压力传感器、所述位移传感器以及所述温度传感器的信号输出端与所述第二信号输入电路的信号输入端相连；所述第二信号输入电路的信号输出端通过所述第二光耦驱动电路和所述第二可编程并行I/O接口芯片与所述单片机的信号输入端连接。
[0015]另外，在本申请实施例中，所述单片机的信号输出端与所述第三可编程并行I/O接口芯片连接；所述第三可编程并行I/O接口芯片通过所述第三光耦驱动电路与所述信号输出电路的信号输入端连接；所述信号输出电路的信号输出端分别与液压刹车系统和所述偏航系统的信号输入端连接。
[0016]其中，单片机具体用于：
[0017]根据采集所述压力传感器和所述位移传感器的输入信号监控变形位移量，并在所述变形位移量大于预设变形位移量时，生成液压控制信号，并通过所述单片机的液压控制信号输出端将所述液压控制信号输出至所述液压刹车系统的液压控制信号输入端；或者，
[0018]根据采集所述接近开关或所述限位开关的输入信号监控机舱偏航角度，并在所述机舱偏航角度超过预设角度时，生成偏航控制信号，并通过所述单片机的偏航控制信号输出端将所述偏航控制信号输出至所述偏航系统的偏航控制信号输入端。
[0019]需要说明的是，在本申请的一些实施例中，所述第一可编程并行I/O接口芯片、所述第二可编程并行I/O接口芯片和所述第三可编程并行I/O接口芯片均通过总线与所述单片机连接。
[0020]可选地，在本申请实施例中，所述风力发电机舱控制系统还包括：
[0021]测速传感器，所述测速传感器设置在风轮轮毂内部，用于检测轮毂的转速；
[0022]其中，所述测速传感器的转速信号输出端与所述第二信号输入电路的转速信号输入端连接，所述第二信号输入电路的转速信号输出端通过所述第二光耦驱动电路和所述第二可编程并行I/O接口芯片与单片机的转速信号输入端连接。
[0023]此外，在本申请实施例中，所述单片机的轮毂控制信号的输出端与所述第三可编程并行I/O接口芯片连接；所述第三可编程并行I/O接口芯片通过所述第三光耦驱动电路与所述信号输出电路的轮毂控制信号输入端连接；所述信号输出电路的轮毂控制信号输出端与所述轮毂控制器的轮毂控制信号输入端连接。
[0024]基于上述连接结构，所述单片机还用于：
[0025]根据采集到的所述测速传感器的输入信号监控轮毂的转速，，并在所述轮毂的转速大于预设转速阈值时，输出用于关闭安全链的轮毂控制信号，实现对轮毂控制器的控制。
[0026]可选地，在本申请实施例中，所述机舱内表面安装有风冷系统，所述单片机还用于：根据采集所述温度传感器的输入信号，监控机舱内温度，并在所述温度大于预设温度时，发出降温信号，并将所述降温信号输出至所述风冷系统，实现对机舱内温度的控制。其具体的连接方式如下：所述单片机的降温控制信号输出端与所述第三可编程并行I/O接口芯片连接；所述第三可编程并行I/O接口芯片通过所述第三光耦驱动电路与所述信号输出电路的降温控制信号输入端连接；所述信号输出电路的降温控制信号输出端与所述风冷系统的降温控制信号输入端连接。
[0027]根据本申请的实现方式，采用可编程并行I/O接口芯片和单片机用于信号的输入输出及信号处理，通过风向传感器、接近开关、限位开关、压力传感器、位移传感器、温度传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机舱控制系统，其特征在于，所述机舱外表面设有风向传感器，且所述机舱带有偏航系统及液压刹车系统，所述控制系统包括：单片机、第一可编程并行I/O接口芯片、第二可编程并行I/O接口芯片、第三可编程并行I/O接口芯片、第一光耦驱动电路、第二光耦驱动电路、第三光耦驱动电路、第一信号输入电路、第二信号输入电路、信号输出电路、风向传感器、多个接近开关、限位开关、压力传感器、位移传感器和温度传感器；其中，所述接近开关与所述限位开关，固定在所述偏航系统的偏航底座上；所述压力传感器和位移传感器均设置在所述液压刹车系统的弹性支撑件上；所述风向传感器与所述第一信号输入电路相连，所述第一信号输入电路通过所述第一光耦驱动电路和所述第一可编程并行I/O接口芯片与单片机连接；所述接近开关、所述限位开关、所述压力传感器、所述位移传感器以及所述温度传感器，均与所述第二信号输入电路相连，所述第二信号输入电路通过所述第二光耦驱动电路和第二可编程并行I/O接口芯片与单片机连接，用于实现单片机对各信号的采集；所述单片机与所述第三可编程并行I/O接口芯片连接，所述第三可编程并行I/O接口芯片与所述第三光耦驱动电路连接，所述第三光耦驱动电路与所述信号输出电路连接，所述信号输出电路分别与液压刹车系统和偏航系统连接，用于实现单片机与液压刹车系统和偏航系统的控制信号传输；其中，所述单片机在采集到的信号大于预设的位移量或偏航角度时，生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述液压刹车系统或所述偏航系统，实现对所述液压刹车系统或所述偏航系统的控制。2.根据权利要求1所述的风力发电机舱控制系统，其特征在于，所述接近开关为两个，且分别与偏航轴承相邻的两个轮齿的端面相对，且所述两个接近开关之间的距离大于所述两个轮齿之间的间距；所述限位开关的旋转部与偏航轴承的一个轮齿啮合。3.根据权利要求1所述的风力发电机舱控制系统，其特征在于，所述风向传感器的风向信号输出端与所述第一信号输入电路的风向信号输入端连接；所述第一信号输入电路的风向信号输出端通过所述第一光耦驱动电路和所述第一可编程并行I/O接口芯片与所述单片机的风向信号输入端连接。4.根据权利要求1所述的风力发电机舱控制系统，其特征在于，所述接近开关、所述限位开关、所述压力传感器、所述位移传感器以及所述温度传感器的信号输出端与所述第二信号输入电路的信号输入端相连；所述第二信号输入电路的信号输出端通过所述第二光耦驱动电路和所述第二可编程并行I/O接口芯片与所述单片机的信号输入端连接。5.根据权利要求1所述的风力发电机舱控制系统，其特征在于，所述单片机的信号输出端与所述第三可编程并行I/O接口芯片连接；所述第三可编程并行I/O接口芯片通过所述第三光耦驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，杨晗，张鹏，刘智超，张宪，
申请(专利权)人：国家电投集团电站运营技术北京有限公司，
类型：新型
国别省市：