紧急90度偏航侧风控制装置及风力发电机组的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电设备领域，特别涉及一种紧急90度偏航侧风控制装置及风力发电机组。


背景技术：

2.风电机组是由主控系统控制，变桨系统、变流器系统执行并分级控制的自动化控制系统。由于早期兆瓦级的风电机组在发生超速时，只能通过轮毂桨叶进行气动收桨，降低风机的转速，而当发生一些不可控情况时，比如：主控系统失效、死机；变桨控制系统失效、死机；人为误操作等，将导致桨叶无法收到指令进行气动收桨，最终将导致机组发生超速，引起风机飞车、倒塔、造成人身伤害等等事故。
3.现有技术针对上述问题，如图1所示，采用新的机组设计：主控系统可以在检测到桨叶或者发电机超速后，控制偏航系统进行90度侧风偏航，使机组偏离主风向，降低风机前端的风能输入，使机组转速降低至安全转速。但是，此设计是通过主控软件实现的，如果由于主控系统死机导致的超速将无法保护机组安全。
4.因此，有必要提供一种进行90度侧风偏航的控制装置，该控制装置并不依赖主控软件。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种紧急90度偏航侧风控制装置及风力发电机组，该控制装置独立于主控系统，用于风机超速时紧急90度侧风偏航，所述主控系统包括机组硬件安全链、变桨系统等。
6.为实现上述目的和其他相关目的，本实用新型提供了一种紧急90度偏航侧风控制装置，包括转速分量模块、转速测量模块、时间继电器、第一中间继电器和第二中间继电器；
7.所述转速分量模块分别与风机塔底变流器和转速测量模块相连，用于接收发电机转速信号，并进行两路传输，一路送至所述风机塔底变流器，一路送至所述转速测量模块；
8.所述转速测量模块与所述时间继电器相连，用于接收所述发电机转速信号，若所述发电机转速信号显示的发电机转速值超过一转速设定值，所述转速测量模块响应并控制所述时间继电器动作，否则不响应；
9.所述时间继电器与所述第一中间继电器和所述第二中间继电器相连，用于在一时间设定值时长内持续控制所述第一中间继电器和所述第二中间继电器动作；
10.所述第一中间继电器与偏航系统中的偏航制动阀和偏航制动马达相连，所述第二中间继电器与所述偏航系统中的偏航电机相连，所述第二中间继电器用于控制所述偏航电机开启，所述第一中间继电器用于控制所述偏航制动阀部分打开、所述偏航制动马达开启，以使所述偏航系统进行风机偏航，直至偏航90度；
11.所述第二中间继电器与主控系统相连，用于反馈偏航信号给所述主控系统。
12.优选地，所述时间设定值等于风机偏航至90度所需的时间。
13.优选地，所述紧急90度偏航侧风控制装置安装于一控制柜，所述控制柜上设置有接线端子，所述转速分量模块、所述第一中间继电器和所述第二中间继电器均通过所述接线端子外接。
14.优选地，所述控制柜与电源相连，所述控制柜上设置有开关，当所述开关开启后，所述紧急90度偏航侧风控制装置接通所述电源。
15.优选地，还包括与所述电源串联的备用电源，用以保持所述紧急90度偏航侧风控制装置处于浮充电状态。
16.优选地，所述控制柜上还设置有紧急制动按钮，所述紧急制动按钮按下后，所述时间继电器停止控制所述第一中间继电器和所述第二中间继电器动作。
17.优选地，所述转速分量模块与发电机编码器相连，所述发电机编码器用以发出所述发电机转速信号。
18.基于同一发明构想，本实用新型还提供了一种风力发电机组，包括上述任一项所述的紧急90度偏航侧风控制装置。
19.综上所述，本实用新型提供了一种独立于主控系统的偏航侧风控制装置，基于转速测量模块的转速设定值对当前发电机转速进行评估，实现发电机转速的实时监控，一旦出现发电机组过转速情况，所述转速测量模块便通过时间继电器在一设定时间内控制两个中间继电器动作，所述两个中间继电器动作时可以对偏航系统进行控制，进行风机的偏航，并且，设定的时间耗尽时，风机刚好完成90度偏航，同时其中一个中间继电器可以反馈偏航信号给主控系统，让主控系统得知风机正在进行偏航，该偏航侧风控制装置自成一套独立系统，仅受外部供电影响，主控系统包括机组硬件安全链、变桨系统等。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为现有技术中一种可进行偏航的风电机组示意图。
22.图2为本实用新型一实施例提供的风机紧急90度偏航侧风控制装置示意图。
23.图3为本实用新型一实施例提供的风机紧急90度偏航侧风控制装置控制逻辑示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图2-3和具体实施方式对本实用新型提出的风机紧急90度偏航侧风控制装置作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的
范围内。
25.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
26.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.参阅图2，本实用新型一实施例提供了一种紧急90度偏航侧风控制装置，包括转速分量模块、转速测量模块、时间继电器、第一中间继电器和第二中间继电器；所述转速分量模块分别与风机塔底变流器和转速测量模块相连，用于接收发电机转速信号，并进行两路传输，一路送至所述风机塔底变流器，一路送至所述转速测量模块；所述转速测量模块与所述时间继电器相连，用于接收所述发电机转速信号，若所述发电机转速信号显示的发电机转速值超过一转速设定值，所述转速测量模块响应并控制所述时间继电器动作，否则不响应；所述时间继电器与所述第一中间继电器和所述第二中间继电器相连，用于在一时间设定值时长内持续控制所述第一中间继电器和所述第二中间继电器动作；所述第一中间继电器与偏航系统中的偏航制动阀和偏航制动马达相连，所述第二中间继电器与所述偏航系统中的偏航电机相连，所述第二中间继电器用于控制所述偏航电机开启，所述第一中间继电器用于控制所述偏航制动阀部分打开、所述偏航制动马达开启，以使所述偏航系统进行风机偏航，直至偏航90度；所述第二中间继电器与主控系统相连，用于反馈偏航信号给所述主控系统。
28.具体实施的时候，参阅图3，所述发电机将发电机转速信号传递给所述转速分量模块，所述转速分量模块为双通道模块，一方面将所述发电机转速信号传递给塔底变流器，进行正常的发电控制，另一方面将所述发电机转速信号传递给所述转速测量模块。
29.所述转速测量模块可以预先设定一转速设定值，例如2300rpm，然后将由所述发电机转速信号得到的发电机当前转速值与所述设定转速值进行比较，如果不超过所述转速设定值，所述转速测量模块不响应，风机不偏航；如果所述当前转速值超过了所述转速设定值，所述转速测量模块控制所述时间继电器动作，所述时间继电器可以设定一时间设定值，例如120s，在120s 内所述时间继电器持续控制所述第一中间继电器和所述第二中间继电器动作，所述第一中间继电器与偏航系统中的偏航制动阀和偏航制动马达相连，所述第二中间继电器与所述偏航系统中的偏航电机相连，所述第二中间继电器用于控制所述偏航电机开启，所述第一中间继电器用于控制所述偏航制动阀部分打开、所述偏航制动马达开启，以使所述偏航系统进行风机偏航，直至偏航90度；所述第二中间继电器与主控系统相连，用于反馈偏航信号给所述主控系统。
30.在本实施例中，所述紧急90度偏航侧风控制装置独立于主控系统，可另外设置一控制柜，安装所述紧急90度偏航侧风控制装置，所述控制柜上设置有接线端子，所述转速分量模块、所述第一中间继电器和所述第二中间继电器均通过所述接线端子外接。
31.在本实施例中，所述紧急90度偏航侧风控制装置独立于主控系统，只受外部供电影响，所述控制柜可另设电源，并且所述控制柜上设置有开关，所述开关开启后，所述紧急90度偏航侧风控制装置接通电源。另外，一般还设置有备用电源，所述备用电源与所述电源串联，用以保持所述紧急90度偏航侧风控制装置处于浮充电状态。
32.在本实施例中，为防止超速偏航，所述紧急90度偏航侧风控制装置应该具有急停按钮功能，所述控制柜上可设置紧急制动按钮，当出现超速偏航时，按下紧急制动按钮后，所述时间继电器可停止动作，从而停止偏航。
33.在本实施例中，所述控制柜与发电机尾端的发电机编码器相连，所述发电机编码器用以发出所述发电机转速信号，通过所述发电机编码器编制过的所述发电机转速信号可以直观反映转速值。
34.基于同一发明构想，本实施例还提供了一种风力发电机组，包括上述任一项所述的风机紧急90度偏航侧风控制装置。
35.本实用新型的优点在于提供了一种独立于主控系统的偏航侧风控制装置，基于转速测量模块的转速设定值对当前发电机转速进行评估，实现发电机转速的实时监控，一旦出现发电机组过转速情况，所述转速测量模块便通过时间继电器在一设定时间内控制两个中间继电器动作，所述两个中间继电器动作时可以对偏航系统进行控制，进行风机的偏航，并且，设定的时间耗尽时，风机刚好完成90度偏航，同时其中一个中间继电器可以反馈偏航信号给主控系统，让主控系统得知风机正在进行偏航，该偏航侧风控制装置自成一套独立系统，仅受外部供电影响，主控系统包括机组硬件安全链、变桨系统等。
36.尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。