具有电机超速保护和EFC极限保护功能的变桨系统.pdf

本发明公开了一种具有电机超速保护和EFC极限保护功能的变桨系统，转速监控继电器K2的线圈设置在一独立的有源电路中并连接至变桨系统的滑环；安全链上设置有安全继电器K3，安全继电器K3的常开触点K31和转速监控继电器K2的常开触点K21串联在ECF回路的干路上；看门狗继电器K1的线圈和变桨系统中电机的电源模块的常开触点、驱动模块的常开触点串联在一起后与转速监控继电器K2的线圈并联，看门狗继电器包括常开触点K11、K12和K13，常开触点K11串联在安全链中，常开触点K13与线圈并联，常开触点K12与常开触点K31、常开触点K21串联。本发明中的变桨系统可靠性更高。

1.  一种具有电机超速保护和EFC极限保护功能的变桨系统，其特征在于，包括安全链、转速监控继电器K2和看门狗继电器K1，其中：
所述转速监控继电器K2的线圈设置在一独立的有源电路中并连接至所述变桨系统的滑环，用于通过从所述滑环接受脉冲信号检测电机的转速并在转速超过预设值时闭合设置在所述变桨系统的ECF回路上的触点；
所述安全链上设置有安全继电器K3，所述安全继电器K3的常开触点K31和所述转速监控继电器K2的常开触点K21串联在所述ECF回路的干路上；
所述看门狗继电器K1的线圈和所述变桨系统中电机的电源模块的常开触点、驱动模块的常开触点串联在一起后与所述转速监控继电器K2的线圈并联，所述看门狗继电器包括常开触点K11、K12和K13，常开触点K11串联在所述安全链中，常开触点K13与所述线圈并联，常开触点K12与所述常开触点K31、常开触点K21串联。

2.  根据权利要求1所述的具有电机超速保护和EFC极限保护功能的变桨系统，其特征在于，所述转速监控继电器K2还包括常开触点K22，与所述常开触点K21串联。

具有电机超速保护和EFC极限保护功能的变桨系统
技术领域
本发明涉及变桨系统控制技术领域，具体而言，涉及一种具有电机超速保护和EFC极限保护功能的变桨系统。
背景技术
在现有技术中，变桨系统无接收滑环侧接近开关脉冲信号的接口，超速检测在主控系统中实现，并通过CAN通讯给出变桨系统命令，触发软件变桨EFC程序，使之运行至顺桨位置。
变桨系统内部将整个安全链系统串联，任意一个电机轴箱的安全链断开，将会触发变桨系统的整个安全链，输出的两路安全链硬接线信号直接与主控系统安全链串联。变桨系统的紧急顺桨功能(EFC)分为软件EFC和硬件EFC。软件EFC命，需要对三个轴分别发送命令才可以使3个轴都进入顺桨程序，此方式多用于软件故障检测，一般性测试实验，或认证试验中的单轴独立顺桨功能。EFC硬接线回路在轴箱之间分别并联，其输入为主控系统的安全模块输出，高电平有效。基于独立变桨的设计理念，EFC硬接线回路各个轴独立判断，任何一个轴的EFC硬接线出现故障，均不影响其他轴对此信号的接收和判断。变桨系统的安全链触发，将触发软件EFC命令，使主控给到变桨系统的EFC硬接线信号变为低电平，从而触发变桨系统完成紧急顺 桨。
现有方案中，变桨系统存在以下缺陷，其一主控系统与变桨系统通讯需要时间延时，变桨系统动作存在滞后性；其二主控系统程序一旦出现bug，主控中软件紧急顺桨命令失效，变桨系统侧的保护缺失，风电机组超速将无法控制；其三在实际工程项目中，外部EFC硬接线若意外被高电平短接，即使变桨系统故障，安全链断开，变桨系统仍然无法紧急顺桨，为机组的安全埋下了隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可靠性更高的变桨系统。
因此，本发明的技术方案如下：
一种具有电机超速保护和EFC极限保护功能的变桨系统，包括安全链、转速监控继电器K2和看门狗继电器K1，其中：
所述转速监控继电器K2的线圈设置在一独立的有源电路中并连接至所述变桨系统的滑环，用于通过从所述滑环接受脉冲信号检测电机的转速并在转速超过预设值时闭合设置在所述变桨系统的ECF回路上的触点；
所述安全链上设置有安全继电器K3，所述安全继电器K3的常开触点K31和所述转速监控继电器K2的常开触点K21串联在所述ECF回路的干路上；
所述看门狗继电器K1的线圈和所述变桨系统中电机的电源模块 的常开触点、驱动模块的常开触点串联在一起后与所述转速监控继电器K2的线圈并联，所述看门狗继电器包括常开触点K11、K12和K13，常开触点K11串联在所述安全链中，常开触点K13与所述线圈并联，常开触点K12与所述常开触点K31、常开触点K21串联。
本发明中，变桨系统对于电机低速轴超速具有检测功能，根据机组对于超速的范围设定相应的值，超出设定值，变桨系统紧急顺桨，保证机组安全，并将故障信号反馈主控系统；看门狗继电器K1对于变桨系统安全链系统遭遇极端情况具有极限保护，可防止由于人为因素对变桨EFC回路外部输入24V电源时若变桨系统出现故障、安全链断开、但EFC回路失效而无法顺桨的危险，增加机组的可靠性与安全性，更加方便；具有反应及时、结构简单，维修方便，加工成本低、生产效率高等优点。
进一步，所述转速监控继电器K2还包括常开触点K22，与所述常开触点K21串联，采用两个触点可以防止触点发生粘连，提高系统的可靠性。
附图说明
图1是根据本发明实施例的变桨系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可 以相互组合。
如图1所示，根据本发明的实施例的具有电机超速保护和EFC极限保护功能的变桨系统，包括安全链、转速监控继电器K2和看门狗继电器K1，其中：
所述转速监控继电器K2的线圈设置在一独立的(相对于安全链、EFC回路独立)有源电路中并连接至所述变桨系统的滑环，用于通过从所述滑环接受脉冲信号检测电机的转速并在转速超过预设值时闭合设置在所述变桨系统的ECF回路上的触点(即K21、K22)；
所述安全链上设置有安全继电器K3，所述安全继电器K3的常开触点K31和所述转速监控继电器K2的常开触点K21串联在所述ECF回路的干路上；
所述看门狗继电器K1的线圈和所述变桨系统中电机的电源模块的常开触点、驱动模块的常开触点串联在一起后与所述转速监控继电器K2的线圈并联，所述看门狗继电器包括常开触点K11、K12和K13，常开触点K11串联在所述安全链中，常开触点K13与所述线圈并联，常开触点K12与所述常开触点K31、常开触点K21串联。
其中，如图1中所示，M1、M2、M3为电机，PM1、PM2、PM3为电源模块，CM1、CM2、CM3为驱动模块。
本发明中，变桨系统对于电机低速轴超速具有检测功能，根据机组对于超速的范围设定相应的值，超出设定值，变桨系统紧急顺桨，保证机组安全，并将故障信号反馈主控系统；看门狗继电器K1对于变桨系统安全链系统遭遇极端情况具有极限保护，可防止由于人为因 素对变桨EFC回路外部输入24V电源时若变桨系统出现故障、安全链断开、但EFC回路失效而无法顺桨的危险，增加机组的可靠性与安全性，更加方便；具有反应及时、结构简单，维修方便，加工成本低、生产效率高等优点。
进一步，所述转速监控继电器K2还包括常开触点K22，与所述常开触点K21串联，采用两个触点可以防止触点发生粘连，提高系统的可靠性。
本实验用中的变桨系统的工作方式具体如下：
以2.0MW风电机组为例，发电机额定转速1200rpm,齿轮箱为90.2，主控软件发电机超速值设定值为1344rpm,滑环发电机超速值约1410rpm，则滑环侧超速值为1410rpm/90.2＝15.6rpm。
K21转速监视器设定值为F01:4(超速模式)，NC1：30(滑环凸轮数，用于显示频率)，AV1：4(计数脉冲数)，SP1：15.6(设定值)，HY1：90.0(返回值,用％表示)，ST1：0(启动延时)，DIM：0(0＝rpm，1＝Hz)
在变桨系统正常运行过程中，变桨系统内部将整个安全链系统串联，任意一个重要节点断开，将会触发变桨系统的整个安全链。硬件EFC回路高电平有效，且两条回路中任意一条失效，将触发EFC，顺桨至安全位置。此时电源模块PM1的继电器常开触点WD1、驱动模块CM1的继电器常开触点WD2、电源模块PM2的继电器常开触点WD3、驱动模块CM2的继电器常开触点WD4、电源模块PM3的继电器常开触点WD5、驱动模块CM3的继电器常开触点WD6均闭合， 看门狗继电器K1的线圈得电并自锁(常开触点K13闭合)，常开触点K11闭合，与安全链形成串联回路；同样，常开触点K12闭合。
提供不间断电源24V同样为转速监视器K2供电，转速监视器得电，根据输入脉冲数计算滑环测发电机转速，实际检测的转速值与设定值SP1比较，若检测值低于设定值(发电机未超速)，则K2常开触点K21、K22闭合，变桨系统EFC回路高电平信号输入电源模块PM1、PM2、PM3，驱动模块CM1、CM2、CM3，系统正常运行。
当发电机发生超速时，即转速监视器K2检测到转速大于15.6rpm,则常开触点K21、K22同时打开(采用两个常开触点串联的方式，防止发生触点粘连)，EFC硬接线回路被触发，变桨系统将顺桨至安全位置90度；当发电机转速降低至设定值的90.0％(返回值HY1)，K21常开触点K21、K22将同时闭合，EFC回路正常，此时允许变桨系统启机。
当变桨系统自身出现故障，变桨系统安全链断开，则看门狗继电器K1线圈失电，常开触点K11、K12、K13都打开。若此时变桨硬件EFC回路被外部24V电源短接，则EFC回路由于常开触点K12的断开而变为低电平，不会因为外部误输入24V高电平而无法断开EFC硬接线回路，保证机组顺桨至安全位置。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。