CN210422873U - 基于zapi驱动器的低压交流变桨*** - Google Patents

基于zapi驱动器的低压交流变桨*** Download PDF

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Abstract

基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,属于可再生清洁能源技术领域,包括主控单元、通讯单元、第一变桨轴控柜、第二变桨轴控柜、第三变桨轴控柜、第一变桨工作单元、第二变桨工作单元和第三变桨工作单元,所述第一变桨轴控柜、第二变桨轴控柜和第三变桨轴控柜分别通过通讯单元与主控单元电性连接,所述第一变桨轴控柜与第一变桨工作单元电性连接,所述第二变桨轴控柜与第二变桨工作单元电性连接,所述第三变桨轴控柜和第三变桨工作单元电性连接。本实用新型的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,变桨控制***是风力发电机组的核心部件之一,随着风电机组的功率不断增大,低压交流变桨***在安全性和现场维护方面优势非常明显。

Description

基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***
技术领域
本实用新型属于可再生清洁能源技术领域,具体地,涉及基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***。
背景技术
由于全球范围内煤炭、石油等化石能源日渐减少,世界各国都将目光转移到了可再生清洁能源的研究和开发利用上,而风力发电已经成为我国新能源战略的重点,风力发电是近年来发展最快、具备大规模开发利用的绿色能源之一。目前风力发电机组正朝着大型化、变桨距和变速恒频的方向不断发展。
变桨距调节方式是通过改变叶片迎风面与纵向旋转轴的夹角,从而影响叶片的受力和阻力,保持输出功率恒定。目前风场机组大部分变桨都采用直流变桨***来实现桨距的调节,直流变桨***以其控制精度高、启动力矩大、反应速度快等优点占据大部分风电市场。但随着整机功率的不断加大,直流电机的体积变的庞大,不利于安装与控制。而交流变桨控制***以其电机体积小、结构简单、维护方便等因素将在大功率风力发电***得到广泛的应用。目前,现有技术中的便将***,各个厂家均有自己的设计特点,本申请在现有便将***的基础上,研发出新的变桨***。
实用新型内容
实用新型目的:本实用新型的目的是提供基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,低压交流变桨***采用模块化设计理念,大大减少了器件数量和变桨柜的体积,充分利用低压驱动领域的技术优势,采用低电压***,这样可以大大减少超级电容模组的串联数量及相关的电压平衡线路,大大减少了出现线路故障,尤其是电容电压失衡故障的可能性。
技术方案:本实用新型提供了基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,包括主控单元、通讯单元、第一变桨轴控柜、第二变桨轴控柜、第三变桨轴控柜、第一变桨工作单元、第二变桨工作单元和第三变桨工作单元,所述第一变桨轴控柜、第二变桨轴控柜和第三变桨轴控柜分别通过通讯单元与主控单元电性连接,所述第一变桨轴控柜与第一变桨工作单元电性连接,所述第二变桨轴控柜与第二变桨工作单元电性连接,所述第三变桨轴控柜和第三变桨工作单元电性连接。本实用新型的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,变桨控制***是风力发电机组的核心部件之一,随着风电机组的功率不断增大,低压交流变桨***在安全性和现场维护方面优势非常明显。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述通讯单元为CAN通讯。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述第一变桨轴控柜、第二变桨轴控柜和第三变桨轴控柜包括电源模块、超级电容器组、变桨驱动器和PLC,所述电源模块、超级电容器组、变桨驱动器和PLC通过控制线路及过电压保护线路连接。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述第一变桨工作单元包括限位开关一、位置传感器一、位置传感器二、电机末端编码器一、电机制动器一、电机动力电源线一和变桨电机一,所述限位开关一、位置传感器一和位置传感器二通过电线或电缆与第一变桨轴控柜连接,所述电机末端编码器一、电机制动器一和电机动力电源线一设置在第一变桨轴控柜和变桨电机一之间。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述第二变桨工作单元包括限位开关二、位置传感器三、位置传感器四、电机末端编码器二、电机制动器二、电机动力电源线二和变桨电机二,所述限位开关二、位置传感器三和位置传感器四通过电线或电缆与第二变桨轴控柜连接,所述电机末端编码器二、电机制动器二和电机动力电源线二设置在第二变桨轴控柜和变桨电机二之间。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述第三变桨工作单元包括限位开关三、位置传感器五、位置传感器六、电机末端编码器三、电机制动器三、电机动力电源线三和变桨电机三,所述限位开关三、位置传感器五和位置传感器六通过电线或电缆与第三变桨轴控柜连接,所述电机末端编码器三、电机制动器三和电机动力电源线三设置在第三变桨轴控柜和变桨电机三之间。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述第一变桨轴控柜、第二变桨轴控柜和第三变桨轴控柜上均设有轴柜安全链。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述限位开关一、限位开关二和限位开关三为95°限位开关。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述位置传感器一、位置传感器三和位置传感器五的角度值为90°。
进一步的,上述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,所述位置传感器二、位置传感器四和位置传感器六的角度值为3-5°。
上述技术方案可以看出,本实用新型具有如下有益效果:本实用新型所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,采用超级电容作为后备电源的低压交流驱动设计方案;本变桨***由3个变桨控制柜组成,每只叶片有专门的变桨驱动***来完成变桨和安全控制;在每个变桨控制柜内有电源模块、超级电容器组、变桨驱动器、PLC、控制线路及过电压保护线路;变桨控制柜与机舱之间,变桨控制柜与变桨控制柜之间实现了电源的电气隔离;电源模块采用了冷板技术,伺服驱动器高效低功耗,无需风扇冷却,实现了变桨控制柜内部与外部环境的完全隔离,可以做到防水、防盐雾、防风沙,柜内加装加热器,保证了变桨***能够适应恶劣的环境;
具有如下优点:
1)采用三柜式低电压大电流交流变桨***,低穿功能良好,PLC与驱动器采用CAN总线通讯协议, 主控与变桨三个箱体间采用各自独立的CAN通讯方式。
2)电气接口与主控保持一致,通信协议及参数与主控保持一致,可以满足主控不同的通讯协议要求。可以完全满足风机变桨***的控制要求。
3)采用两个DC/DC转换器,杜绝继电器、刹车装置动作对PLC造成不良影响。
4)超级电容组和伺服驱动器直接连到直流母线,这种连接方式可实现低电压穿越功能。
5)采用目前模块化设计理念,大大减少了器件数量和变桨柜的体积。从电气控制上在完全满足变桨***要求和安全性外,大大简化了控制回路器件,维护更加方便。
附图说明
图1为本实用新型所述基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***的结构框图。
图中:主控单元1、通讯单元2、第一变桨轴控柜3、电源模块31、超级电容器组32、变桨驱动器33、PLC34、第二变桨轴控柜4、第三变桨轴控柜5、第一变桨工作单元6、限位开关一61、位置传感器一62、位置传感器二63、电机末端编码器一64、电机制动器一65、电机动力电源线一66、变桨电机一67、第二变桨工作单元7、限位开关二71、位置传感器三72、位置传感器四73、电机末端编码器二74、电机制动器二75、电机动力电源线二76、变桨电机二77、第三变桨工作单元8、限位开关三81、位置传感器五82、位置传感器六83、电机末端编码器三84、电机制动器三85、电机动力电源线三86、变桨电机三87、轴柜安全链9。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确的限定。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
如图1所示的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,包括主控单元1、通讯单元2、第一变桨轴控柜3、第二变桨轴控柜4、第三变桨轴控柜5、第一变桨工作单元6、第二变桨工作单元7和第三变桨工作单元8,所述第一变桨轴控柜3、第二变桨轴控柜4和第三变桨轴控柜5分别通过通讯单元2与主控单元1电性连接,所述第一变桨轴控柜3与第一变桨工作单元6电性连接,所述第二变桨轴控柜4与第二变桨工作单元7电性连接,所述第三变桨轴控柜5和第三变桨工作单元8电性连接。其中,通讯单元2为CAN通讯。上述结构中,第一变桨轴控柜3、第二变桨轴控柜4和第三变桨轴控柜5包括电源模块31、超级电容器组32、变桨驱动器33和PLC34,所述电源模块31、超级电容器组32、变桨驱动器33和PLC34通过控制线路及过电压保护线路连接。
此外,第一变桨工作单元6包括限位开关一61、位置传感器一62、位置传感器二63、电机末端编码器一64、电机制动器一65、电机动力电源线一66和变桨电机一67,所述限位开关一61、位置传感器一62和位置传感器二63通过电线或电缆与第一变桨轴控柜3连接,所述电机末端编码器一64、电机制动器一65和电机动力电源线一66设置在第一变桨轴控柜3和变桨电机一67之间。第二变桨工作单元7包括限位开关二71、位置传感器三72、位置传感器四73、电机末端编码器二74、电机制动器二75、电机动力电源线二76和变桨电机二77,所述限位开关二71、位置传感器三72和位置传感器四73通过电线或电缆与第二变桨轴控柜4连接,所述电机末端编码器二74、电机制动器二75和电机动力电源线二76设置在第二变桨轴控柜4和变桨电机二77之间。第三变桨工作单元8包括限位开关三81、位置传感器五82、位置传感器六83、电机末端编码器三84、电机制动器三85、电机动力电源线三86和变桨电机三87,所述限位开关三81、位置传感器五82和位置传感器六83通过电线或电缆与第三变桨轴控柜5连接,所述电机末端编码器三84、电机制动器三85和电机动力电源线三86设置在第三变桨轴控柜5和变桨电机三87之间。限位开关一61、限位开关二71和限位开关三81为95°限位开关。位置传感器一62、位置传感器三72和位置传感器五82的角度值为90°。位置传感器二63、位置传感器四73和位置传感器六83的角度值为3-5°。
另外,第一变桨轴控柜3、第二变桨轴控柜4和第三变桨轴控柜5上均设有轴柜安全链9。
本基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,变桨跟随角度误差控制精度达到2度;在由电源供电的情况下,变桨***可适用于 -40℃的环境温度;电网交流供电电压过低甚至中断的3秒内,变桨***仍可依靠本身电容直流后备电源正常运转;在***发生故障时变桨***能顺利完成安全收桨。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:包括主控单元(1)、通讯单元(2)、第一变桨轴控柜(3)、第二变桨轴控柜(4)、第三变桨轴控柜(5)、第一变桨工作单元(6)、第二变桨工作单元(7)和第三变桨工作单元(8),所述第一变桨轴控柜(3)、第二变桨轴控柜(4)和第三变桨轴控柜(5)分别通过通讯单元(2)与主控单元(1)电性连接,所述第一变桨轴控柜(3)与第一变桨工作单元(6)电性连接,所述第二变桨轴控柜(4)与第二变桨工作单元(7)电性连接,所述第三变桨轴控柜(5)和第三变桨工作单元(8)电性连接。
2.根据权利要求1所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述通讯单元(2)为CAN通讯。
3.根据权利要求1所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述第一变桨轴控柜(3)、第二变桨轴控柜(4)和第三变桨轴控柜(5)包括电源模块(31)、超级电容器组(32)、变桨驱动器(33)和PLC(34),所述电源模块(31)、超级电容器组(32)、变桨驱动器(33)和PLC(34)通过控制线路及过电压保护线路连接。
4.根据权利要求1所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述第一变桨工作单元(6)包括限位开关一(61)、位置传感器一(62)、位置传感器二(63)、电机末端编码器一(64)、电机制动器一(65)、电机动力电源线一(66)和变桨电机一(67),所述限位开关一(61)、位置传感器一(62)和位置传感器二(63)通过电线或电缆与第一变桨轴控柜(3)连接,所述电机末端编码器一(64)、电机制动器一(65)和电机动力电源线一(66)设置在第一变桨轴控柜(3)和变桨电机一(67)之间。
5.根据权利要求4所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述第二变桨工作单元(7)包括限位开关二(71)、位置传感器三(72)、位置传感器四(73)、电机末端编码器二(74)、电机制动器二(75)、电机动力电源线二(76)和变桨电机二(77),所述限位开关二(71)、位置传感器三(72)和位置传感器四(73)通过电线或电缆与第二变桨轴控柜(4)连接,所述电机末端编码器二(74)、电机制动器二(75)和电机动力电源线二(76)设置在第二变桨轴控柜(4)和变桨电机二(77)之间。
6.根据权利要求5所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述第三变桨工作单元(8)包括限位开关三(81)、位置传感器五(82)、位置传感器六(83)、电机末端编码器三(84)、电机制动器三(85)、电机动力电源线三(86)和变桨电机三(87),所述限位开关三(81)、位置传感器五(82)和位置传感器六(83)通过电线或电缆与第三变桨轴控柜(5)连接,所述电机末端编码器三(84)、电机制动器三(85)和电机动力电源线三(86)设置在第三变桨轴控柜(5)和变桨电机三(87)之间。
7.根据权利要求1所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述第一变桨轴控柜(3)、第二变桨轴控柜(4)和第三变桨轴控柜(5)上均设有轴柜安全链(9)。
8.根据权利要求6所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述限位开关一(61)、限位开关二(71)和限位开关三(81)为95°限位开关。
9.根据权利要求6所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述位置传感器一(62)、位置传感器三(72)和位置传感器五(82)的角度值为90°。
10.根据权利要求6所述的基于ZAPI驱动器的低压交流变桨***,其特征在于:所述位置传感器二(63)、位置传感器四(73)和位置传感器六(83)的角度值为3-5°。
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