CN104329221B - 一种变桨距***的收桨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明之一的一种变桨距***的收桨方法，该方法应用于风电变桨伺服驱动器故障时，且应用收桨方法的收桨程序一直保持激活状态，可实现编码器发生故障时，自动检测风电变桨伺服驱动器的状态，自动完成收桨动作，将桨叶转回到收桨极限位置，与此同时，将故障报警上报到上位机，上位机可指令其他桨叶进行收桨，从而保护风电机组的安全。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组变桨距***控制桨叶的方法，尤其涉及一种伺服驱动器的编码器故障时变桨距***的收桨方法。
背景技术
在大功率风电机组中，通常采用电动变桨***，即由风电变桨伺服驱动器驱动变桨电机，经过减速箱后驱动叶片进行桨距角调整。上位机向风电变桨伺服驱动器给定转速信号，风电变桨伺服驱动器向变桨电机输出驱动功率，并从电机内部或者外部同轴安装的编码器获得当前的转速和转角，进行闭环调节。而桨叶在其行程的极限位置，安装了桨叶限位开关，进行可靠性更高的硬件级保护。目前的风电变桨伺服驱动器中一般集成了对编码器异常的监测功能，当监测到编码器异常的时候，将会报警制动停机，该功能对于一台普通的伺服驱动器来说是应该具备的，然而在风电行业中，编码器异常报警制动停机则意味着可能在风电机组迎风风速较高时把其中一片桨叶将停止在一个不安全位置，也就是说其中一片叶片没有进行收桨，此种情况将造成风电机组三只叶片承受载荷不均，进而风电机组运行存在很大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种伺服驱动器的编码器故障时变桨距***的收桨方法，该方法应用于风电变桨伺服驱动器故障时，且应用收桨方法的收桨程序一直保持激活状态，可实现编码器发生故障时，自动检测风电变桨伺服驱动器的状态，自动完成收桨动作，将桨叶转回到收桨极限位置，与此同时，将故障报警上报到上位机，上位机可指令其他桨叶进行收桨，从而保护风电机组的安全。
为实现上述目的，本发明之一的一种变桨距***的收桨方法，该变桨距***的收桨方法应用在伺服驱动器编码器故障时，包括：
步骤S1：启动编码器故障功能模块，并判断编码器是否故障，如编码器故障，则触发伺服驱动器工作状态监测功能模块运行，即进入步骤S2，如编码器未发生故障，则结束；
步骤S2：启动伺服驱动器工作状态监测功能模块，并由伺服驱动器工作状态监测功能模块判断伺服电机是否处在抱闸待命状态，如伺服电机不处于抱闸待命状态，则触发判断伺服驱动器是否存在故障，即进入步骤S3，如伺服电机处于抱闸待命状态，则触发桨叶限位开关检测功能，即进入步骤S4；
步骤S3：判断伺服驱动器是否存在故障，如伺服驱动器存在故障，则触发无法收桨报警功能模块及抱闸功能模块，完成后结束，如伺服驱动器不存在故障，则按序分别启动制动功能模块、抱闸功能模块、工作状态切换功能模块；
步骤S4：按序启动松闸功能模块、伺服驱动开环收桨功能模块、桨叶限位开关检测功能模块，并由桨叶限位开关监测功能模块判断桨叶限位开关是否触发，如桨叶限位开关已触发，则启动制动功能模块，抱闸功能模块后结束，如浆叶限位开关未被触发，则重新返回启动松闸功能模块步骤。
进一步地，所述步骤S1中，编码器故障监测功能模块至少用于监测增量编码器或者旋转变压器中的任一一种。
进一步地，所述步骤S1中，编码器故障监测模块在自身的信号输出范围内判断实时监测值是否偏离预设值，且编码器故障监测模块给出的编码器运行情况至少包括编码器正常、编码器故障、编码器脱离、编码器输出异常的报警信号中的一种。
进一步地，所述步骤S1中，编码器故障监测模块给出的编码器故障信号至少包括编码器故障、编码器脱离、编码器输出异常的报警信号中的任意一种。
进一步地，所述步骤3中，伺服驱动器工作状态监测功能模块可返回伺服电机抱闸待命、正常运转、超速飞车以及伺服驱动器故障的状态信息中任一一种。
进一步地，所述步骤3中，伺服驱动器工作状态监测功能模块返回不存在故障的信号包括正常运转、超速飞车信号中的任一一种。
进一步地，所述步骤S3中，所述工作状态切换模块用于在伺服驱动器故障时将伺服驱动器的控制方式从伺服驱动闭环控制状态切换到伺服驱动开环控制状态。
进一步地，所述步骤S4中，伺服驱动开环收桨模块进行开环收桨的过程中，桨叶限位开关监测模块也一直处于运行状态。
进一步地，伺服驱动开环收桨模块根据电机参数模型，以速度V进行开环驱动收桨，且速度V由电机参数模型决定。
本发明之二的一种伺服驱动器，应用于变桨距***，包括编码器故障监测模块、伺服驱动器工作状态监测模块、制动模块、抱闸模块、松闸模块及桨叶限位开关监测模块，该伺服驱动器进一步包括有工作状态切换模块、伺服驱动开环收桨模块，所述工作状态切换模块用于在伺服驱动器故障时将伺服驱动器的控制方式从伺服驱动闭环控制状态切换到伺服驱动开环控制状态，所述伺服驱动开环收桨模块根据电机参数模型，以一定的速度进行开环驱动收桨，所述伺服驱动开环收桨模块进行开环收桨的过程中，所述桨叶限位开关监测模块也一直处于运行状态，当所述桨叶限位开关监测模块返回桨叶限位开关的触发状态为已触发时，并控制所述伺服驱动开环收桨模块停止，且运行所述制动模块与所述抱闸模块以完成收桨动作。
综上所述，本发明一种变桨距***收桨方法由编码器故障触发并进行相应收桨控制，且该收桨方法通过集成在风电变桨用伺服驱动器相应算法实现，实现本发明变桨距***收桨方法的相应算法一直保持激活状态，可实现编码器故障时，自动检测风电变桨用伺服驱动器的状态，自动完成收桨动作，将桨叶转回到收桨极限位置，与此同时，将故障报警上报到上位机，上位机可指令其他桨叶进行收桨，从而保护风电机组的安全。
附图说明
图1为本发明一种变桨距***的收桨方法流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，本发明一种变桨距***的收桨方法，该变桨距***的收桨方法应用在伺服驱动器编码器故障时，其包括：
步骤S1：启动编码器故障功能模块，并判断编码器是否故障，如编码器故障，则触发伺服驱动器工作状态监测功能模块运行，即进入步骤S2，如编码器未发生故障，则结束；
步骤S2：启动伺服驱动器工作状态监测功能模块，并由伺服驱动器工作状态监测功能模块判断伺服电机是否处在抱闸待命状态，如伺服电机不处于抱闸待命状态，则触发判断伺服驱动器是否存在故障，即进入步骤S3，如伺服电机处于抱闸待命状态，则触发桨叶限位开关检测功能，即进入步骤S4；
步骤S3：判断伺服驱动器是否存在故障，如伺服驱动器存在故障，则触发无法收桨报警功能模块及抱闸功能模块，完成后结束，如伺服驱动器不存在故障，则按序分别启动制动功能模块、抱闸功能模块、工作状态切换功能模块；
步骤S4：启动松闸功能模块、伺服驱动开环收桨功能模块、桨叶限位开关检测功能模块，并由桨叶限位开关监测功能模块判断桨叶限位开关是否触发，如桨叶限位开关已触发，则启动制动功能模块，抱闸功能模块后结束，如浆叶限位开关未被触发，则重新返回启动松闸功能模块步骤。
所述步骤S1中，编码器故障监测功能模块为至少监测增量编码器或者旋转变压器中的任一一种。
所述步骤S1中，编码器故障监测模块在自身的信号输出范围内判断实时监测值是否偏离预设值，且编码器故障监测模块给出的编码器运行情况至少包括编码器正常、编码器故障、编码器脱离、编码器输出异常的报警信号中的任意一种。
所述步骤S1中，编码器故障监测模块给出的编码器故障信号至少包括编码器故障、编码器脱离、编码器输出异常的报警信号中的任意一种。
所述步骤3中，伺服驱动器工作状态监测功能模块可返回伺服电机抱闸待命、正常运转、超速飞车以及伺服驱动器故障的状态信息中任一一种。
所述步骤3中，伺服驱动器工作状态监测功能模块返回不存在故障的信号包括正常运转、超速飞车信号中的任一一种。
所述步骤S3中，所述工作状态切换模块用于在伺服驱动器故障时将伺服驱动器的控制方式从伺服驱动闭环控制状态切换到伺服驱动开环控制状态。
所述步骤S4中，伺服驱动开环收桨模块进行开环收桨的过程中，所述桨叶限位开关监测模块也一直处于运行状态。
一种伺服驱动器，应用于变桨距***，包括编码器故障监测模块、伺服驱动器工作状态监测模块、制动模块、抱闸模块、松闸模块及桨叶限位开关监测模块，该伺服驱动器进一步包括有、工作状态切换模块、伺服驱动开环收桨模块。
所述编码器故障监测功能模块用于实时监测伺服驱动器运行过程中编码器输出信号，在信号输出范围内判断是否偏离预设值来判定并给出编码器正常、编码器故障、编码器脱离、编码器输出异常的报警信号。
所述编码器故障监测功能模块用于监测增量编码器、旋转变压器中的任一一种。
所述伺服驱动器工作状态监测功能模块用于监测伺服驱动器运行状态，可返回抱闸待命、正常运转、超速飞车以及伺服驱动器故障的状态信息。
所述制动模块用于将与伺服驱动器连接的伺服电机进行紧急电气制动，将伺服电机的转速降低至可以进行抱闸的转速以下。
所述抱闸模块用于将与伺服驱动器所连接的伺服电机进行抱闸。
所述松闸模块用于将与伺服驱动器所连接的伺服电机解除抱闸。
所述桨叶限位开关监测模块实时监测伺服驱动器管理的桨叶对应桨叶限位开关的触发状态，并返回已触发或者未触发的状态信息。
所述工作状态切换模块用于在伺服驱动器故障时将伺服驱动器的控制方式从伺服驱动闭环控制状态切换到伺服驱动开环控制状态。
所述伺服驱动开环收桨模块根据电机参数模型，以速度V进行开环驱动收桨，且速度V由电机参数模型决定。
所述抱闸模块将所述伺服驱动器工作状态监测模块监测到的因伺服驱动器存在故障而不能完成自动收桨的报警信息上报上位机，并触发报警继电器输出硬件报警信号。
所述伺服驱动开环收桨模块进行开环收桨的过程中，所述桨叶限位开关监测模块也一直处于运行状态，当所述桨叶限位开关监测模块返回桨叶限位开关的触发状态为已触发时，并所述控制伺服驱动开环收桨模块停止，并运行所述制动模块与所述抱闸模块，完成后停止。
综上所述，本发明一种变桨距***收桨方法由编码器故障触发并进行相应收桨控制，且该收桨方法通过集成在风电变桨用伺服驱动器相应算法实现，实现本发明变桨距***收桨方法的相应算法一直保持激活状态，可实现编码器故障时，自动检测风电变桨用伺服驱动器的状态，自动完成收桨动作，将桨叶转回到收桨极限位置，与此同时，将故障报警上报到上位机，上位机可指令其他桨叶进行收桨，从而保护风电机组的安全。
以上所述的技术方案仅为本发明一种变桨距***收桨方法的较佳实施例，任何在本发明一种变桨距***的收桨方法基础上所作的等效变换或替换都包含在本专利的权利要求的范围之内。
Claims (10)
1.一种变桨距***的收桨方法，该变桨距***的收桨方法应用在伺服驱动器编码器故障时，包括：
步骤S1：启动编码器故障功能模块，并判断编码器是否故障，如编码器故障，则触发伺服驱动器工作状态监测功能模块运行，即进入步骤S2，如编码器未发生故障，则结束；
步骤S2：启动伺服驱动器工作状态监测功能模块，并由伺服驱动器工作状态监测功能模块判断伺服电机是否处在抱闸待命状态，如伺服电机不处于抱闸待命状态，则触发判断伺服驱动器是否存在故障，即进入步骤S3，如伺服电机处于抱闸待命状态，则触发桨叶限位开关检测功能，即进入步骤S4；
步骤S3：判断伺服驱动器是否存在故障，如伺服驱动器存在故障，则触发无法收桨报警功能模块及抱闸功能模块，完成后结束，如伺服驱动器不存在故障，则按序分别启动制动功能模块、抱闸功能模块、工作状态切换模块；
步骤S4：按序启动松闸功能模块、伺服驱动开环收桨模块、桨叶限位开关检测功能模块，并由桨叶限位开关监测功能模块或辅助位置监测模块判断桨叶限位开关是否触发，如桨叶限位开关已触发，则启动制动功能模块，抱闸功能模块后结束，如浆叶限位开关未被触发，则重新返回启动松闸功能模块步骤。
2.根据权利要求1所述的一种变桨距***的收桨方法，其特征在于：所述步骤S1中，编码器故障监测模块至少用于监测光电编码器或者旋转变压器中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的一种变桨距***的收桨方法，其特征在于：所述步骤S1中，编码器故障监测模块在自身的信号输出范围内判断实时监测值是否偏离预设值，且编码器故障监测模块给出的编码器运行情况至少包括编码器正常、编码器故障、编码器脱离、编码器输出异常的报警信号中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种变桨距***的收桨方法，其特征在于：所述步骤S1中，编码器故障监测模块给出的编码器故障信号至少包括编码器故障、编码器脱离、编码器输出异常的报警信号中的任意一种。
5.根据权利要求3所述的一种变桨距***的收桨方法，其特征在于：所述步骤S3中，伺服驱动器工作状态监测功能模块可返回伺服电机抱闸待命、正常运转、超速飞车以及伺服驱动器故障的状态信息中任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种变桨距***的收桨方法，其特征在于：所述步骤S3中，伺服驱动器工作状态监测功能模块返回不存在故障的信号包括正常运转、超速飞车信号中的任意一种。
7.根据权利要求1或6所述的一种变桨距***的收桨方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述工作状态切换模块用于在伺服驱动器故障时将伺服驱动器的控制方式从伺服驱动闭环控制状态切换到伺服驱动开环控制状态。
8.根据权利要求1所述的一种变桨距***的收桨方法，其特征在于：所述步骤S4中，伺服驱动开环收桨模块进行开环收桨的过程中，桨叶限位开关监测模块也一直处于运行状态。
9.根据权利要求1或8所述的一种变桨距***的收桨方法，其特征在于：伺服驱动开环收桨模块根据风力发电机组的气动特性以速度V进行开环驱动收桨，且速度V由风力发电机组的气动模型决定。
10.一种伺服驱动器，应用于变桨距***，包括编码器故障监测模块、伺服驱动器工作状态监测模块、制动模块、抱闸模块、松闸模块及桨叶限位开关监测模块，其特征在于：该伺服驱动器进一步包括有工作状态切换模块、伺服驱动开环收桨模块，所述工作状态切换模块用于在伺服驱动器故障时将伺服驱动器的控制方式从伺服驱动闭环控制状态切换到伺服驱动开环控制状态，所述伺服驱动开环收桨模块根据电机参数模型，以一定的速度进行开环驱动收桨，所述伺服驱动开环收桨模块进行开环收桨的过程中，所述桨叶限位开关监测模块也一直处于运行状态，当所述桨叶限位开关监测模块返回桨叶限位开关的触发状态为已触发时，并控制所述伺服驱动开环收桨模块停止，且运行所述制动模块与所述抱闸模块以完成收桨动作。
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