一種變槳距系統的收槳方法
2023-06-06 23:12:56 3
一種變槳距系統的收槳方法
【專利摘要】本發明之一的一種變槳距系統的收槳方法，該方法應用於風電變槳伺服驅動器故障時，且應用收槳方法的收槳程序一直保持激活狀態，可實現編碼器發生故障時，自動檢測風電變槳伺服驅動器的狀態，自動完成收槳動作，將槳葉轉回到收槳極限位置，與此同時，將故障報警上報到上位機，上位機可指令其他槳葉進行收槳，從而保護風電機組的安全。
【專利說明】一種變槳距系統的收槳方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風力發電機組變槳距系統控制槳葉的方法，尤其涉及一種伺服驅動器的編碼器故障時變槳距系統的收槳方法。
【背景技術】
[0002]在大功率風電機組中，通常採用電動變槳系統，即由風電變槳伺服驅動器驅動變槳電機，經過減速箱後驅動葉片進行槳距角調整。上位機向風電變槳伺服驅動器給定轉速信號，風電變槳伺服驅動器向變槳電機輸出驅動功率，並從電機內部或者外部同軸安裝的編碼器獲得當前的轉速和轉角，進行閉環調節。而槳葉在其行程的極限位置，安裝了槳葉限位開關，進行可靠性更高的硬體級保護。目前的風電變槳伺服驅動器中一般集成了對編碼器異常的監測功能，當監測到編碼器異常的時候，將會報警制動停機，該功能對於一臺普通的伺服驅動器來說是應該具備的，然而在風電行業中，編碼器異常報警制動停機則意味著可能在風電機組迎風風速較高時把其中一片槳葉將停止在一個不安全位置，也就是說其中一片葉片沒有進行收槳，此種情況將造成風電機組三隻葉片承受載荷不均，進而風電機組運行存在很大的安全隱患。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對上述【背景技術】存在的缺陷，提供一種伺服驅動器的編碼器故障時變槳距系統的收槳方法，該方法應用於風電變槳伺服驅動器故障時，且應用收槳方法的收槳程序一直保持激活狀態，可實現編碼器發生故障時，自動檢測風電變槳伺服驅動器的狀態，自動完成收槳動作，將槳葉轉回到收槳極限位置，與此同時，將故障報警上報到上位機，上位機可指令其他槳葉進行收槳，從而保護風電機組的安全。
[0004]為實現上述目的，本發明之一的一種變槳距系統的收槳方法，該變槳距系統的收槳方法應用在伺服驅動器編碼器故障時，包括:
[0005]步驟S1:啟動編碼器故障功能模塊，並判斷編碼器是否故障，如編碼器故障，則觸發伺服驅動器工作狀態監測功能模塊運行，即進入步驟S2，如編碼器未發生故障，則結束；
[0006]步驟S2:啟動伺服驅動器工作狀態監測功能模塊，並由伺服驅動器工作狀態監測功能模塊判斷伺服電機是否處在抱閘待命狀態，如伺服電機不處於抱閘待命狀態，則觸發判斷伺服驅動器是否存在故障，即進入步驟S3，如伺服電機處於抱閘待命狀態，則觸發槳葉限位開關檢測功能，即進入步驟S4 ；
[0007]步驟S3:判斷伺服驅動器是否存在故障，如伺服驅動器存在故障，則觸發無法收槳報警功能模塊及抱閘功能模塊，完成後結束，如伺服驅動器不存在故障，則按序分別啟動制動功能模塊、抱閘功能模塊、工作狀態切換功能模塊；
[0008]步驟S4:按序啟動松閘功能模塊、伺服驅動開環收槳功能模塊、槳葉限位開關檢測功能模塊，並由槳葉限位開關監測功能模塊判斷槳葉限位開關是否觸發，如槳葉限位開關已觸發，則啟動制動功能模塊，抱閘功能模塊後結束，如漿葉限位開關未被觸發，則重新返回啟動松閘功能模塊步驟。
[0009]進一步地，所述步驟SI中，編碼器故障監測功能模塊至少用於監測增量編碼器或者旋轉變壓器中的任種。
[0010]進一步地，所述步驟SI中，編碼器故障監測模塊在自身的信號輸出範圍內判斷實時監測值是否偏離預設值，且編碼器故障監測模塊給出的編碼器運行情況至少包括編碼器正常、編碼器故障、編碼器脫離、編碼器輸出異常的報警信號中的一種。
[0011 ] 進一步地，所述步驟SI中，編碼器故障監測模塊給出的編碼器故障信號至少包括編碼器故障、編碼器脫離、編碼器輸出異常的報警信號中的任意一種。
[0012]進一步地，所述步驟3中，伺服驅動器工作狀態監測功能模塊可返回伺服電機抱閘待命、正常運轉、超速飛車以及伺服驅動器故障的狀態信息中任一一種。
[0013]進一步地，所述步驟3中，伺服驅動器工作狀態監測功能模塊返回不存在故障的信號包括正常運轉、超速飛車信號中的任一一種。
[0014]進一步地，所述步驟S3中，所述工作狀態切換模塊用於在伺服驅動器故障時將伺服驅動器的控制方式從伺服驅動閉環控制狀態切換到伺服驅動開環控制狀態。
[0015]進一步地，所述步驟S4中，伺服驅動開環收槳模塊進行開環收槳的過程中，槳葉限位開關監測模塊也一直處於運行狀態。
[0016]進一步地，伺服驅動開環收槳模塊根據電機參數模型，以速度V進行開環驅動收槳，且速度V由電機參數模型決定。
[0017]本發明之二的一種伺服驅動器，應用於變槳距系統，包括編碼器故障監測模塊、伺服驅動器工作狀態監測模塊、制動模塊、抱閘模塊、松閘模塊及槳葉限位開關監測模塊，該伺服驅動器進一步包括有工作狀態切換模塊、伺服驅動開環收槳模塊，所述工作狀態切換模塊用於在伺服驅動器故障時將伺服驅動器的控制方式從伺服驅動閉環控制狀態切換到伺服驅動開環控制狀態，所述伺服驅動開環收槳模塊根據電機參數模型，以一定的速度進行開環驅動收槳，所述伺服驅動開環收槳模塊進行開環收槳的過程中，所述槳葉限位開關監測模塊也一直處於運行狀態，當所述槳葉限位開關監測模塊返回槳葉限位開關的觸發狀態為已觸發時，並控制所述伺服驅動開環收槳模塊停止，且運行所述制動模塊與所述抱閘模塊以完成收槳動作。
[0018]綜上所述，本發明一種變槳距系統收槳方法由編碼器故障觸發並進行相應收槳控制，且該收槳方法通過集成在風電變槳用伺服驅動器相應算法實現，實現本發明變槳距系統收槳方法的相應算法一直保持激活狀態，可實現編碼器故障時，自動檢測風電變槳用伺服驅動器的狀態，自動完成收槳動作，將槳葉轉回到收槳極限位置，與此同時，將故障報警上報到上位機，上位機可指令其他槳葉進行收槳，從而保護風電機組的安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明一種變槳距系統的收槳方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所達成目的及效果，以下茲例舉實施例並配合附圖詳予說明。
[0021]請參閱圖1，本發明一種變槳距系統的收槳方法，該變槳距系統的收槳方法應用在伺服驅動器編碼器故障時，其包括:
[0022]步驟S1:啟動編碼器故障功能模塊，並判斷編碼器是否故障，如編碼器故障，則觸發伺服驅動器工作狀態監測功能模塊運行，即進入步驟S2，如編碼器未發生故障，則結束；
[0023]步驟S2:啟動伺服驅動器工作狀態監測功能模塊，並由伺服驅動器工作狀態監測功能模塊判斷伺服電機是否處在抱閘待命狀態，如伺服電機不處於抱閘待命狀態，則觸發判斷伺服驅動器是否存在故障，即進入步驟S3，如伺服電機處於抱閘待命狀態，則觸發槳葉限位開關檢測功能，即進入步驟S4 ；
[0024]步驟S3:判斷伺服驅動器是否存在故障，如伺服驅動器存在故障，則觸發無法收槳報警功能模塊及抱閘功能模塊，完成後結束，如伺服驅動器不存在故障，則按序分別啟動制動功能模塊、抱閘功能模塊、工作狀態切換功能模塊；
[0025]步驟S4:啟動松閘功能模塊、伺服驅動開環收槳功能模塊、槳葉限位開關檢測功能模塊，並由槳葉限位開關監測功能模塊判斷槳葉限位開關是否觸發，如槳葉限位開關已觸發，則啟動制動功能模塊，抱閘功能模塊後結束，如漿葉限位開關未被觸發，則重新返回啟動松閘功能模塊步驟。
[0026]所述步驟SI中，編碼器故障監測功能模塊為至少監測增量編碼器或者旋轉變壓器中的任種。
[0027]所述步驟SI中，編碼器故障監測模塊在自身的信號輸出範圍內判斷實時監測值是否偏離預設值，且編碼器故障監測模塊給出的編碼器運行情況至少包括編碼器正常、編碼器故障、編碼器脫離、編碼器輸出異常的報警信號中的任意一種。
[0028]所述步驟SI中，編碼器故障監測模塊給出的編碼器故障信號至少包括編碼器故障、編碼器脫離、編碼器輸出異常的報警信號中的任意一種。
[0029]所述步驟3中，伺服驅動器工作狀態監測功能模塊可返回伺服電機抱閘待命、正常運轉、超速飛車以及伺服驅動器故障的狀態信息中任一一種。
[0030]所述步驟3中，伺服驅動器工作狀態監測功能模塊返回不存在故障的信號包括正常運轉、超速飛車信號中的任種。
[0031]所述步驟S3中，所述工作狀態切換模塊用於在伺服驅動器故障時將伺服驅動器的控制方式從伺服驅動閉環控制狀態切換到伺服驅動開環控制狀態。
[0032]所述步驟S4中，伺服驅動開環收槳模塊進行開環收槳的過程中，所述槳葉限位開關監測模塊也一直處於運行狀態。
[0033]一種伺服驅動器，應用於變槳距系統，包括編碼器故障監測模塊、伺服驅動器工作狀態監測模塊、制動模塊、抱閘模塊、松閘模塊及槳葉限位開關監測模塊，該伺服驅動器進一步包括有、工作狀態切換模塊、伺服驅動開環收槳模塊。
[0034]所述編碼器故障監測功能模塊用於實時監測伺服驅動器運行過程中編碼器輸出信號，在信號輸出範圍內判斷是否偏離預設值來判定並給出編碼器正常、編碼器故障、編碼器脫離、編碼器輸出異常的報警信號。
[0035]所述編碼器故障監測功能模塊用於監測增量編碼器、旋轉變壓器中的任一一種。
[0036]所述伺服驅動器工作狀態監測功能模塊用於監測伺服驅動器運行狀態，可返回抱閘待命、正常運轉、超速飛車以及伺服驅動器故障的狀態信息。
[0037]所述制動模塊用於將與伺服驅動器連接的伺服電機進行緊急電氣制動，將伺服電機的轉速降低至可以進行抱閘的轉速以下。
[0038]所述抱閘模塊用於將與伺服驅動器所連接的伺服電機進行抱閘。
[0039]所述松閘模塊用於將與伺服驅動器所連接的伺服電機解除抱閘。
[0040]所述槳葉限位開關監測模塊實時監測伺服驅動器管理的槳葉對應槳葉限位開關的觸發狀態，並返回已觸發或者未觸發的狀態信息。
[0041]所述工作狀態切換模塊用於在伺服驅動器故障時將伺服驅動器的控制方式從伺服驅動閉環控制狀態切換到伺服驅動開環控制狀態。
[0042]所述伺服驅動開環收槳模塊根據電機參數模型，以速度V進行開環驅動收槳，且速度V由電機參數模型決定。
[0043]所述抱閘模塊將所述伺服驅動器工作狀態監測模塊監測到的因伺服驅動器存在故障而不能完成自動收槳的報警信息上報上位機，並觸發報警繼電器輸出硬體報警信號。
[0044]所述伺服驅動開環收槳模塊進行開環收槳的過程中，所述槳葉限位開關監測模塊也一直處於運行狀態，當所述槳葉限位開關監測模塊返回槳葉限位開關的觸發狀態為已觸發時，並所述控制伺服驅動開環收槳模塊停止，並運行所述制動模塊與所述抱閘模塊，完成後停止。
[0045]綜上所述，本發明一種變槳距系統收槳方法由編碼器故障觸發並進行相應收槳控制，且該收槳方法通過集成在風電變槳用伺服驅動器相應算法實現，實現本發明變槳距系統收槳方法的相應算法一直保持激活狀態，可實現編碼器故障時，自動檢測風電變槳用伺服驅動器的狀態，自動完成收槳動作，將槳葉轉回到收槳極限位置，與此同時，將故障報警上報到上位機，上位機可指令其他槳葉進行收槳，從而保護風電機組的安全。
[0046]以上所述的技術方案僅為本發明一種變槳距系統收槳方法的較佳實施例，任何在本發明一種變槳距系統的收槳方法基礎上所作的等效變換或替換都包含在本專利的權利要求的範圍之內。
【權利要求】
1.一種變槳距系統的收槳方法，該變槳距系統的收槳方法應用在伺服驅動器編碼器故障時，包括: 步驟S1:啟動編碼器故障功能模塊，並判斷編碼器是否故障，如編碼器故障，則觸發伺服驅動器工作狀態監測功能模塊運行，即進入步驟S2，如編碼器未發生故障，則結束； 步驟S2:啟動伺服驅動器工作狀態監測功能模塊，並由伺服驅動器工作狀態監測功能模塊判斷伺服電機是否處在抱閘待命狀態，如伺服電機不處於抱閘待命狀態，則觸發判斷伺服驅動器是否存在故障，即進入步驟S3，如伺服電機處於抱閘待命狀態，則觸發槳葉限位開關檢測功能，即進入步驟S4 ； 步驟S3:判斷伺服驅動器是否存在故障，如伺服驅動器存在故障，則觸發無法收槳報警功能模塊及抱閘功能模塊，完成後結束，如伺服驅動器不存在故障，則按序分別啟動制動功能模塊、抱閘功能模塊、工作狀態切換功能模塊； 步驟S4:按序啟動松閘功能模塊、伺服驅動開環收槳功能模塊、槳葉限位開關檢測功能模塊，並由槳葉限位開關監測功能模塊或輔助位置監測模塊判斷槳葉限位開關是否觸發，如槳葉限位開關已觸發，則啟動制動功能模塊，抱閘功能模塊後結束，如漿葉限位開關未被觸發，則重新返回啟動松閘功能模塊步驟。
2.根據權利要求1所述的一種變槳距系統的收槳方法，其特徵在於:所述步驟SI中，編碼器故障監測功能模塊至少用於監測光電編碼器或者旋轉變壓器中的任一一種。
3.根據權利要求2所述的一種變槳距系統的收槳方法，其特徵在於:所述步驟SI中，編碼器故障監測模塊在自身的信號輸出範圍內判斷實時監測值是否偏離預設值，且編碼器故障監測模塊給出的編碼器運行情況至少包括編碼器正常、編碼器故障、編碼器脫離、編碼器輸出異常的報警信號中的一種。
4.根據權利要求3所述的一種變槳距系統的收槳方法，其特徵在於:所述步驟SI中，編碼器故障監測模塊給出的編碼器故障信號至少包括編碼器故障、編碼器脫離、編碼器輸出異常的報警信號中的任意一種。
5.根據權利要求3所述的一種變槳距系統的收槳方法，其特徵在於:所述步驟S3中，伺服驅動器工作狀態監測功能模塊可返回伺服電機抱閘待命、正常運轉、超速飛車以及伺服驅動器故障的狀態信息中任 種。
6.根據權利要求5所述的一種變槳距系統的收槳方法，其特徵在於:所述步驟S3中，伺服驅動器工作狀態監測功能模塊返回不存在故障的信號包括正常運轉、超速飛車信號中的任--種。
7.根據權利要求1或6所述的一種變槳距系統的收槳方法，其特徵在於:所述步驟S3中，所述工作狀態切換模塊用於在伺服驅動器故障時將伺服驅動器的控制方式從伺服驅動閉環控制狀態切換到伺服驅動開環控制狀態。
8.根據權利要求1所述的一種變槳距系統的收槳方法，其特徵在於:所述步驟S4中，伺服驅動開環收槳模塊進行開環收槳的過程中，槳葉限位開關監測模塊也一直處於運行狀態。
9.根據權利要求1或8所述的一種變槳距系統的收槳方法，其特徵在於:伺服驅動開環收槳模塊根據風力發電機組的氣動特性以速度V進行開環驅動收槳，且速度V由風力發電機組的氣動模型決定。
10.一種伺服驅動器，應用於變槳距系統，包括編碼器故障監測模塊、伺服驅動器工作狀態監測模塊、制動模塊、抱閘模塊、松閘模塊及槳葉限位開關監測模塊，其特徵在於:該伺服驅動器進一步包括有工作狀態切換模塊、伺服驅動開環收槳模塊，所述工作狀態切換模塊用於在伺服驅動器故障時將伺服驅動器的控制方式從伺服驅動閉環控制狀態切換到伺服驅動開環控制狀態，所述伺服驅動開環收槳模塊根據電機參數模型，以一定的速度進行開環驅動收槳，所述伺服驅動開環收槳模塊進行開環收槳的過程中，所述槳葉限位開關監測模塊也一直處於運行狀態，當所述槳葉限位開關監測模塊返回槳葉限位開關的觸發狀態為已觸發時，並控制所述伺服驅動開環收槳模塊停止，且運行所述制動模塊與所述抱閘模塊以完成收槳動作。
【文檔編號】F03D7/00GK104329221SQ201410447567
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】李泳林, 苗強 申請人:成都阜特科技股份有限公司