一种变桨系统变桨电容充电控制方法及装置与流程

1.本发明涉及风电设备控制技术领域，特别涉及一种变桨系统变桨电容充电控制方法及装置。


背景技术：

2.变桨电容作为变桨系统的后备电源，电容与变桨驱动器母线直接连接。当电网供电故障时，变桨系统由后备电源不间断供电执行变桨操作，实现风机的低电压穿越运行或安全顺桨，进而达到保护机组安全。
3.目前变桨电容的常用充电器可分为独立式和变桨内置式充电器两种，独立式充电器受功率变换等设计因素的影响，其输出电流较小；内置式充电器是采用接入变桨驱动器直流母线与充电电阻的方式进行充电，驱动器与充电电阻之间选用充电继电器。由于变桨电容存在自放电，而电容电压要维持一定的范围就需要经常性的投切充电继电器，长期的投切充电存在充电接触器损坏、充电电阻的发热损坏以及超级电容发热损坏的风险，这样就会引发变桨系统故障，进而造成风电机组停机。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的是提供一种变桨系统变桨电容充电控制方法及装置，通过依据变桨电容的实时电压检测值与预设阈值的比较结果，来切换供电接触器与充电接触器对变桨电容进行供电，避免了充电继电器对变桨电容充电时存在的频繁投切问题，提高了充电接触器、充电电阻和变桨电容的使用寿命，降低了损坏风险，进而提高了变桨系统的可靠性。
5.为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种变桨系统变桨电容充电控制方法，包括如下步骤：
6.接收变桨主控系统的充电指令，获取所述变桨电容的电压检测值；
7.判断所述电压检测值是否小于变桨电压预设电压值；
8.如所述电压检测值小于所述变桨电压预设电压值，则关闭供电接触器并导通充电接触器，通过变桨驱动器直流母线对所述变桨电容进行充电；
9.如所述电压检测值大于或等于所述变桨电压预设电压值，则导通所述供电接触器并关闭所述充电接触器，通过可调电源对所述变桨电容进行充电。
10.进一步地，所述关闭供电接触器并导通充电接触器且对所述变桨电容进行充电之后，还包括：
11.获取所述充电接触器的第一反馈信号；
12.判断所述第一反馈信号与所述充电接触器接收的导通信号是否一致；
13.如是，则继续对所述变桨电容进行充电；
14.如否，则判定所述充电接触器存在反馈异常故障，并停止对所述变桨电容进行充电。
15.进一步地，所述关闭供电接触器并导通充电接触器且对所述变桨电容进行充电之后，还包括：
16.获取所述变桨电容在第一预设时间的电压变化数值；
17.判断所述电压变化数值是否小于第一预设数值；
18.如是，则继续对所述变桨电容进行充电；
19.如否，则判定所述变桨电容存在充电类故障，并停止对所述变桨电容进行充电。
20.进一步地，所述关闭供电接触器并导通充电接触器且对所述变桨电容进行充电之后，还包括：
21.获取所述变桨电容在第二预设时间的电压变化数值；
22.判断所述电压变化数值是否大于第二预设数值；
23.如是，则判定所述变桨电容存在电压跳变故障，并停止对所述变桨电容进行充电；
24.如否，则继续对所述变桨电容进行充电。
25.进一步地，所述导通所述供电接触器并关闭所述充电接触器且对所述变桨电容进行充电之后，还包括：
26.获取所述供电接触器的第二反馈信号；
27.判断所述第二反馈信号与所述供电接触器接收的导通信号是否一致；
28.如是，则继续对所述变桨电容进行充电；
29.如否，则判定所述供电接触器存在反馈异常故障，并停止对所述变桨电容进行充电。
30.进一步地，所述导通所述供电接触器并关闭所述充电接触器且对所述变桨电容进行充电之后，还包括：
31.获取所述变桨电容在第三预设时间的电压变化数值；
32.判断所述电压变化数值是否大于第三预设数值；
33.如是，则判定所述变桨电容存在电压跳变故障，并停止对所述变桨电容进行充电；
34.如否，则继续对所述变桨电容进行充电。
35.相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种变桨系统变桨电容充电控制方法及装置，包括：
36.获取模块，其用于接收变桨主控系统的充电指令，获取所述变桨电容的电压检测值；
37.判断模块，其用于判断所述电压检测值是否小于变桨电压预设电压值；
38.控制模块，其用于在所述电压检测值小于所述变桨电压预设电压值时，关闭供电接触器并导通充电接触器，通过变桨驱动器直流母线对所述变桨电容进行充电；
39.所述控制模块还其用于在所述电压检测值大于或等于所述变桨电压预设电压值时，导通所述供电接触器并关闭所述充电接触器，通过可调电源对所述变桨电容进行充电。
40.进一步地，所述变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第一故障检测模块，所述第一故障检测模块包括：
41.第一获取单元，其用于获取所述充电接触器的第一反馈信号；
42.第一判断单元，其用于判断所述第一反馈信号与所述充电接触器接收的导通信号是否一致；
43.第一控制单元，其用于在所述第一反馈信号与所述充电接触器接收的导通信号一致时，继续对所述变桨电容进行充电；
44.所述第一控制单元还其用于在所述第一反馈信号与所述充电接触器接收的导通信号不一致时，判定所述充电接触器存在反馈异常故障，并停止对所述变桨电容进行充电。
45.进一步地，所述变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第二故障检测模块，所述第二故障检测模块包括：
46.第二获取单元，其用于获取所述变桨电容在第一预设时间的电压变化数值；
47.第二判断单元，其用于判断所述电压变化数值是否小于第一预设数值；
48.第二控制单元，其用于在所述电压变化数值小于所述第一预设数值时，继续对所述变桨电容进行充电；
49.所述第二控制单元还用于所述电压变化数值大于或等于所述第一预设数值时，判定所述变桨电容存在充电类故障，并停止对所述变桨电容进行充电。
50.进一步地，所述变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第三故障检测模块，所述第三故障检测模块包括：
51.第三获取单元，其用于获取所述变桨电容在第二预设时间的电压变化数值；
52.第三判断单元，其用于判断所述电压变化数值是否大于第二预设数值；
53.第三控制单元，其用于在所述电压变化数值大于所述第二预设数值时，判定所述变桨电容存在电压跳变故障，并停止对所述变桨电容进行充电；
54.所述第三控制单元还用于在所述电压变化数值小于或等于所述第二预设数值时，继续对所述变桨电容进行充电。
55.进一步地，所述变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第四故障检测模块，所述第四故障检测模块：
56.第四获取单元，其用于获取所述供电接触器的第二反馈信号；
57.第四判断单元，其用于判断所述第二反馈信号与所述供电接触器接收的导通信号是否一致；
58.第四控制单元，其用于在所述第二反馈信号与所述供电接触器接收的导通信号一致时，继续对所述变桨电容进行充电；
59.所述第四控制单元还用于在所述第二反馈信号与所述供电接触器接收的导通信号不一致时，判定所述供电接触器存在反馈异常故障，并停止对所述变桨电容进行充电。
60.进一步地，所述变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第五故障检测模块，所述第五故障检测模块包括：
61.第五获取单元，其用于获取所述变桨电容在第三预设时间的电压变化数值；
62.第五判断单元，其用于判断所述电压变化数值是否大于第三预设数值；
63.第五控制单元，其用于在所述电压变化数值大于所述第三预设数值时，判定所述变桨电容存在电压跳变故障，并停止对所述变桨电容进行充电；
64.所述第五控制单元还用于在所述电压变化数值小于或等于所述第三预设数值时，继续对所述变桨电容进行充电。
65.本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
66.通过依据变桨电容的实时电压检测值与预设阈值的比较结果，来切换供电接触器
与充电接触器对变桨电容进行供电，避免了充电继电器对变桨电容充电时存在的频繁投切问题，提高了充电接触器、充电电阻和变桨电容的使用寿命，降低了损坏风险，进而提高了变桨系统的可靠性。
附图说明
67.图1是本发明实施例提供的一种变桨系统变桨电容充电控制方法流程图；
68.图2是本发明实施例提供的变桨电容第一充电模式示意图；
69.图3是本发明实施例提供的变桨电容第二充电模式示意图；
70.图4是本发明实施例提供的变桨系统变桨电容充电控制装置框图；
71.图5是本发明实施例提供的第一故障检测模块框图；
72.图6是本发明实施例提供的第二故障检测模块框图；
73.图7是本发明实施例提供的第三故障检测模块框图；
74.图8是本发明实施例提供的第四故障检测模块框图；
75.图9是本发明实施例提供的第五故障检测模块框图；
76.附图标记：
77.1、获取模块，2、判断模块，3、控制模块，4、第一故障检测模块，41、第一获取单元，42、第一判断单元，43、第一控制单元，5、第二故障检测模块，51、第二获取单元，52、第二判断单元，53、第二控制单元，6、第三故障检测模块，61、第三获取单元，62、第三判断单元，63、第三控制单元，7、第四故障检测模块，71、第四获取单元，72、第四判断单元，73、第四控制单元，8、第五故障检测模块，81、第五获取单元，82、第五判断单元，83、第五控制单元。
具体实施方式
78.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
79.图1是本发明实施例提供的一种变桨系统变桨电容充电控制方法流程图。
80.图2是本发明实施例提供的变桨电容第一充电模式示意图。
81.图3是本发明实施例提供的变桨电容第二充电模式示意图。
82.请参照图1、图2和图3，本发明实施例的第一方面提供了一种变桨系统变桨电容充电控制方法，包括如下步骤：
83.s100，接收变桨主控系统的充电指令，获取变桨电容的电压检测值。
84.s200，判断电压检测值是否小于变桨电压预设电压值。
85.s300，如电压检测值小于变桨电压预设电压值，则关闭供电接触器并导通充电接触器，通过变桨驱动器直流母线对变桨电容进行充电(即第一充电模式)。
86.s400，如电压检测值大于或等于变桨电压预设电压值，则导通供电接触器并关闭充电接触器，通过可调电源对变桨电容进行充电(即第二充电模式)。
87.上述变桨系统变桨电容充电控制方法通过依据变桨电容的实时电压检测值与预设阈值的比较结果，来切换供电接触器与充电接触器对变桨电容进行供电，避免了充电继
电器对变桨电容充电时存在的频繁投切问题，提高了充电接触器、充电电阻和变桨电容的使用寿命，降低了损坏风险，进而提高了变桨系统的可靠性。
88.具体的，风电机组在运行过程中，变桨系统的驱动器会实时与主控系统进行通信。主控系统检测到无驱动器充电类故障的情况下，检测到电容电压低于420v时下发充电命令，检测到电容电压大于等于420v时下发停止充电命令；主控系统检测到有充电类故障的情况下，则直接下发停止充电命令。
89.风力发电机组有3个桨叶，每一个桨叶对应一个变桨系统，每个变桨系统都对应包含一个电容柜，其中，即1号桨叶、2号桨叶和3号桨叶与对应1号、2号和3号变桨系统，1号、2号和3号变桨系统分别包含1号、2号和3号电容柜。
90.具体的，变桨系统包括：包括：变桨驱动器、充电接触器、充电电阻、变桨电容、供电接触器、可调电源。变桨驱动器直流母线连接充电接触器、充电接触器连接充电电阻、充电电阻连接变桨电容。供电接触器连接可调电源、可调电源连接变桨电容。变桨驱动器24v输出分别控制充电接触器、供电接触器。变桨驱动器24v输入分别连接充电接触器与供电接触器触点反馈信号。可调电源可以输出200vdc
‑
430vdc的直流电压，充电电流为0.3a。
91.应用时将可调电源调节至固定的415v电压输出，并对驱动器的电容电压检测进行校准修正，保证电容电压检测值与实际值的偏差小于3v。
92.进一步地，步骤s300中，关闭供电接触器并导通充电接触器且对变桨电容进行充电之后，还包括：
93.s311，获取充电接触器的第一反馈信号。
94.s312，判断第一反馈信号与充电接触器接收的导通信号是否一致。
95.s313，如是，则继续对变桨电容进行充电。
96.s314，如否，则判定充电接触器存在反馈异常故障(反馈异常故障1)，并停止对变桨电容进行充电。
97.进一步地，步骤s300中，关闭供电接触器并导通充电接触器且对变桨电容进行充电之后，还包括：
98.s321，获取变桨电容在第一预设时间的电压变化数值。
99.s322，判断电压变化数值是否小于第一预设数值。
100.s323，如是，则继续对变桨电容进行充电。
101.s324，如否，则判定变桨电容存在充电类故障(即充电故障1)，并停止对变桨电容进行充电。
102.进一步地，步骤s300中，关闭供电接触器并导通充电接触器且对变桨电容进行充电之后，还包括：
103.s331，获取变桨电容在第二预设时间的电压变化数值。
104.s332，判断电压变化数值是否大于第二预设数值。
105.s333，如是，则判定变桨电容存在电压跳变故障(即充电故障2)，并停止对变桨电容进行充电。
106.s334，如否，则继续对变桨电容进行充电。
107.进一步地，步骤s400中，导通供电接触器并关闭充电接触器且对变桨电容进行充电之后，还包括：
108.s411，获取供电接触器的第二反馈信号。
109.s412，判断第二反馈信号与供电接触器接收的导通信号是否一致。
110.s413，如是，则继续对变桨电容进行充电。
111.s414，如否，则判定供电接触器存在反馈异常故障(反馈异常故障2)，并停止对变桨电容进行充电。
112.进一步地，步骤s400中，导通供电接触器并关闭充电接触器且对变桨电容进行充电之后，还包括：
113.s421，获取变桨电容在第三预设时间的电压变化数值。
114.s422，判断电压变化数值是否大于第三预设数值。
115.s423，如是，则判定变桨电容存在电压跳变故障(即充电故障3)，并停止对变桨电容进行充电。
116.s424，如否，则继续对变桨电容进行充电。
117.下面以控制1号电容柜充电为例进行说明。
118.1号桨叶变桨驱动器接收到主控系统下发的停止充电命令或者检测到存在充电类故障或者电容过压时，变桨系统会将24vdo1、24vdo2开出为0，控制充电接触器k1、供电接触器k2断开，进而停止充电。
119.变桨驱动器检测到主控下发的充电命令且检测到无充电类故障或者电容过压时，将采集当前的电容电压值与充电设定值415v比较，当电容电压值小于等于设定值415v时，电容充电对应充电模式1，采用如图2所示的充电控制示意图进行充电。即：检测到电容电压小于等于415v时，控制24vdo2开出低电平供电接触器k2断开、24vdo1开出高电平充电接触器k1闭合，驱动器直流母线正极连接充电电阻，1号电容柜内的超级电容进行充电，直至电容电压充至415v。在充电过程中，实时检测充电接触器k1的24vdi1反馈信号，若24vdi1反馈信号电平与24vdo1的开出不一致，测报充电接触器反馈异常故障；若无充电接触器反馈异常故障1，驱动器检测到电容电压未上升，则报充电故障1；若驱动器检测到电容电压跳变，则报充电故障2。当在充电过程中出现以上3个故障时，则控制断开充电接触器k1停止充电；否则，进行正常充电。
120.变桨驱动器检测到主控下发的充电命令且检测到无充电类故障或者电容过压时，当电容电压值大于设定值415v时，电容充电对应充电模式2，采用如图3所示的充电控制示意图进行充电。即：检测到电容电压大于415v时，控制24vdo1开出低电平充电接触器k1断开、24vdo2开出高电平供电接触器k2闭合，可调电源输出连接1号电容柜内的超级电容进行充电，维持电容电压为415v。在充电过程中，实时检测供电接触器k2的24vdi2反馈信号，若24vdi2反馈信号电平与24vdo2的开出不一致，测报供电接触器反馈异常故障2；若无供电接触器反馈异常故障，驱动器检测到电容电压变化超过3v，则报充电故障3。当在充电过程中出现以上2个故障时，则断开供电接触器k2停止充电；否则，进行正常充电。
121.相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种变桨系统变桨电容充电控制方法及装置，包括：获取模块1、判断模块2和控制模块3。获取模块1用于接收变桨主控系统的充电指令，获取变桨电容的电压检测值。判断模块2用于判断电压检测值是否小于变桨电压预设电压值。控制模块3用于在电压检测值小于变桨电压预设电压值时，关闭供电接触器并导通充电接触器，通过变桨驱动器直流母线对变桨电容进行充电。控制模块3还其用于在电压检
测值大于或等于变桨电压预设电压值时，导通供电接触器并关闭充电接触器，通过可调电源对变桨电容进行充电。
122.上述变桨系统变桨电容充电控制方法通过依据变桨电容的实时电压检测值与预设阈值的比较结果，来切换供电接触器与充电接触器对变桨电容进行供电，避免了充电继电器对变桨电容充电时存在的频繁投切问题，提高了充电接触器、充电电阻和变桨电容的使用寿命，降低了损坏风险，进而提高了变桨系统的可靠性。
123.具体的，变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第一故障检测模块4。第一故障检测模块4包括：
124.第一获取单元41，其用于获取充电接触器的第一反馈信号。
125.第一判断单元42，其用于判断第一反馈信号与充电接触器接收的导通信号是否一致。
126.第一控制单元43，其用于在第一反馈信号与充电接触器接收的导通信号一致时，继续对变桨电容进行充电。
127.第一控制单元43还其用于在第一反馈信号与充电接触器接收的导通信号不一致时，判定充电接触器存在反馈异常故障，并停止对变桨电容进行充电。
128.具体的，变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第二故障检测模块5，第二故障检测模块5包括：
129.第二获取单元51，其用于获取变桨电容在第一预设时间的电压变化数值。
130.第二判断单元52，其用于判断电压变化数值是否小于第一预设数值。
131.第二控制单元53，其用于在电压变化数值小于第一预设数值时，继续对变桨电容进行充电。
132.第二控制单元53还用于电压变化数值大于或等于第一预设数值时，判定变桨电容存在充电类故障，并停止对变桨电容进行充电。
133.具体的，变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第三故障检测模块6，第三故障检测模块6包括：
134.第三获取单元61，其用于获取变桨电容在第二预设时间的电压变化数值。
135.第三判断单元62，其用于判断电压变化数值是否大于第二预设数值。
136.第三控制单元63，其用于在电压变化数值大于第二预设数值时，判定变桨电容存在电压跳变故障，并停止对变桨电容进行充电。
137.第三控制单元63还用于在电压变化数值小于或等于第二预设数值时，继续对变桨电容进行充电。
138.具体的，变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第四故障检测模块7，第四故障检测模块7：
139.第四获取单元71，其用于获取供电接触器的第二反馈信号。
140.第四判断单元72，其用于判断第二反馈信号与供电接触器接收的导通信号是否一致。
141.第四控制单元73，其用于在第二反馈信号与供电接触器接收的导通信号一致时，继续对变桨电容进行充电。
142.第四控制单元73还用于在第二反馈信号与供电接触器接收的导通信号不一致时，
判定供电接触器存在反馈异常故障，并停止对变桨电容进行充电。
143.具体的，变桨系统变桨电容充电控制装置还包括：第五故障检测模块8，第五故障检测模块8包括：
144.第五获取单元81，其用于获取变桨电容在第三预设时间的电压变化数值。
145.第五判断单元82，其用于判断电压变化数值是否大于第三预设数值。
146.第五控制单元83，其用于在电压变化数值大于第三预设数值时，判定变桨电容存在电压跳变故障，并停止对变桨电容进行充电。
147.第五控制单元83还用于在电压变化数值小于或等于第三预设数值时，继续对变桨电容进行充电。
148.相应地，本发明实施例的第三方面还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述变桨系统变桨电容充电控制方法。
149.此外，本发明实施例的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述变桨系统变桨电容充电控制方法。
150.本发明实施例旨在保护一种变桨系统变桨电容充电控制方法及装置，其中方法包括：接收变桨主控系统的充电指令，获取变桨电容的电压检测值；判断电压检测值是否小于变桨电压预设电压值；如电压检测值小于变桨电压预设电压值，则关闭供电接触器并导通充电接触器，通过变桨驱动器直流母线对变桨电容进行充电；如电压检测值大于或等于变桨电压预设电压值，则导通供电接触器并关闭充电接触器，通过可调电源对变桨电容进行充电。上述技术方案具备如下效果：
151.通过依据变桨电容的实时电压检测值与预设阈值的比较结果，来切换供电接触器与充电接触器对变桨电容进行供电，避免了充电继电器对变桨电容充电时存在的频繁投切问题，提高了充电接触器、充电电阻和变桨电容的使用寿命，降低了损坏风险，进而提高了变桨系统的可靠性。
152.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
153.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
154.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
155.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
156.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。