风力发电机组的顺桨控制方法、装置、系统及硬件安全链
技术领域
[0001] 本
发明涉及
风力发电技术领域，尤其涉及一种风力
发电机组的顺桨控制方法、装置、系统及硬件安全链。
背景技术
[0002] 随着社会发展和
能源问题日益突出，
风能作为一种清洁的
可再生能源，越来越受到人们的重视，其中最主要的用途是作为发电的动力来源。
[0003] 变桨系统是
风力发电机组的重要组成部分。变桨系统的主要功能是：在风力发电机组正常运行时，根据风速的变化调节桨叶的桨距
角，实现功率调节和在风力发电机组出现故障时，快速顺桨至停机
位置，保证风力发电机组安全。
[0004] 目前，变桨系统自身可实现针对桨叶的紧急顺桨，但变桨系统自身实现针对桨叶的紧急顺桨的前提条件为决定是否紧急顺桨的参数配置正确。若决定是否紧急顺桨的参数配置错误，则不能紧急顺桨，影响风力发电机组安全。
发明内容
[0005] 本发明
实施例提供一种风力发电机组的顺桨控制方法、装置、系统及硬件安全链，能够保证桨叶紧急顺桨，提高风力发电机组安全。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组的顺桨控制方法，方法包括：
[0007] 判断检测到的风力发电机组的变桨系统的故障是否属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障；
[0008] 若检测到的风力发电机组的变桨系统的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，则生成并输出总线紧急顺桨停机命令，总线紧急顺桨停机命令用于通过变桨系统的
控制器实现紧急顺桨，和/或，生成并输出硬件紧急顺桨停机命令，硬件紧急顺桨停机命令用于断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0009] 在本发明的一个实施例中，输出硬件紧急顺桨停机命令，包括：
[0010] 向
串联在风力发电机组的
主控制器与变桨系统的安全链回路之中的继电器输出硬件紧急顺桨停机命令，硬件紧急顺桨停机命令用于控制继电器断开；其中，风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路属于风力发电机组的硬件安全链。
[0011] 在本发明的一个实施例中，预设紧急顺桨关联故障集合包括以下所列故障中的一种或几种组合：
[0012] 变桨内部通讯中断、变桨
驱动器通讯异常、变桨位置超限、变桨驱动器未准备好、变桨电机
刹车供电断开、变桨后备电源的电容
电压低于预设电压
阈值、变桨后备电源故障、变桨市电异常、变桨接线错误、变桨不间断电源故障、变桨电机的
电流大于预设电流阈值且大于预设电流阈值的时长大于预设时长。
[0013] 第二方面，本发明实施例提供一种风力发电机组的顺桨控制方法，方法包括：
[0014] 在检测到的风力发电机组的变桨系统的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障时，接收硬件紧急顺桨停机命令；
[0015] 断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0016] 在本发明的一个实施例中，断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨，包括：
[0017] 断开串联在风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路之中的继电器，以触发变桨系统进行紧急顺桨；其中，风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路属于风力发电机组的硬件安全链。
[0018] 第三方面，本发明实施例提供一种风力发电机组的顺桨控制装置，装置包括：
[0019] 判断模
块，用于判断检测到的风力发电机组的变桨系统的故障是否属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障；
[0020] 控制指令处理模块，用于若检测到的风力发电机组的变桨系统的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，则生成及输出总线紧急顺桨停机命令，总线紧急顺桨停机命令用于通过变桨系统的控制器实现紧急顺桨，和/或，生成及输出硬件紧急顺桨停机命令，硬件紧急顺桨停机命令用于断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0021] 在本发明的一个实施例中，控制指令处理模块，具体用于：
[0022] 向串联在风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路之中的继电器发送硬件紧急顺桨停机命令，硬件紧急顺桨停机命令用于控制继电器断开；其中，风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路属于风力发电机组的硬件安全链。
[0023] 在本发明的一个实施例中，预设紧急顺桨关联故障集合包括以下所列故障中的一种或几种组合：
[0024] 变桨内部通讯中断、变桨驱动器通讯异常、变桨位置超限、变桨驱动器未准备好、变桨电机刹车供电断开、变桨后备电源的电容电压低于预设电压阈值、变桨后备电源故障、变桨市电异常、变桨接线错误、变桨不间断电源故障、变桨电机的电流大于预设电流阈值且大于预设电流阈值的时长大于预设时长。
[0025] 在本发明的一个实施例中，风力发电机组的顺桨控制装置设置在风力发电机组的变桨控制器或主控制器中。
[0026] 第四方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组的硬件安全链，包括连接的多个继电器，多个继电器中的一个继电器，用于在检测到的风力发电机组的变桨系统的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障时，接收硬件紧急顺桨停机命令，并根据硬件紧急顺桨停机命令，断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0027] 在本发明的一个实施例中，一个继电器串联在风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路之中。
[0028] 第五方面，本发明实施例提供一种风力发电机组的顺桨控制系统，系统包括：本发明实施例提供的顺桨控制装置以及本发明实施例提供的硬件安全链，顺桨控制装置与硬件安全链电连接。
[0029] 本发明实施例的风力发电机组的顺桨控制方法、装置、系统及硬件安全链，在决定是否紧急顺桨的参数配置错误的情况下，也能紧急顺桨，能够提高风力发电机组安全。
附图说明
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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。
[0031] 图1示出了本发明实施例提供的风力发电机组的结构示意图；
[0032] 图2示出了本发明实施例提供的风力发电机组的顺桨控制装置的结构示意图；
[0033] 图3示出了本发明实施例提供的风力发电机组的顺桨控制方法的第一种流程示意图；
[0034] 图4示出了本发明实施例提供的风力发电机组的顺桨控制方法的第二种流程示意图。
具体实施方式
[0035] 下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
[0036] 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……”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。
[0037] 图1示出了本发明实施例提供的风力发电机组的结构示意图。风力发电机组可以包括：顺桨控制装置101、变桨系统102和硬件安全链103。
[0038] 变桨系统102可以包括：1#变桨控制柜1021、2#变桨控制柜1022和3#变桨控制柜1023。
[0039] 其中，一个变桨控制柜用于控制风力发电机组的一个桨叶。
[0040] 1#变桨控制柜1021可以包括：1#控制器211、1#电机驱动器212、1#继电器213、第二继电器214和安全继电器215。
[0041] 2#变桨控制柜1022可以包括：2#控制器221、2#电机驱动器222和2#继电器223。
[0042] 3#变桨控制柜1023可以包括3#控制器231、3#电机驱动器232和3#继电器233。
[0043] 在本发明的一个实施例中，顺桨控制装置101可以设置在风力发电机组的变桨控制器或主控制器中。
[0044] 当顺桨控制装置101设置在风力发电机组的主控制器中时，顺桨控制装置101可以分别与1#控制器211和硬件安全链103通信连接。
[0045] 1#控制器211、2#控制器221和3#控制器231通过控制局域网络(Controller Area Network，CAN)总线通信连接。
[0046] 1#控制器211和1#电机驱动器212、2#控制器221和2#电机驱动器222、3#控制器231和3#电机驱动器232分别通过CAN总线通信连接。
[0047] 硬件安全链103可以包括多个继电器，其中，图1中仅示出了用于断开硬件安全链103的一个继电器：第一继电器1031。第一继电器1031串联在风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路之中。风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路属于风力发电机组的硬件安全链。
[0048] 顺桨控制装置101针对风力发电机组的变桨系统102进行故障检测，判断检测到的故障是否属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，若检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，则生成并输出总线紧急顺桨停机命令，和/或，生成并输出硬件紧急顺桨停机命令。其中，总线紧急顺桨停机命令用于通过变桨系统的控制器实现紧急顺桨，硬件紧急顺桨停机命令用于断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0049] 在本发明的一个实施例中，预设紧急顺桨关联故障集合可以包括以下所列故障中的一种或几种组合：
[0050] 变桨内部通讯中断、变桨驱动器通讯异常、变桨位置超限、变桨驱动器未准备好、变桨电机刹车供电断开、变桨后备电源的电容电压低于预设电压阈值、变桨后备电源故障、变桨市电异常、变桨接线错误、变桨不间断电源故障、变桨电机的电流大于预设电流阈值且大于预设电流阈值的时长大于预设时长。
[0051] 在本发明的一个实施例中，顺桨控制装置101针对风力发电机组的变桨系统进行故障检测，判断检测到的故障是否属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，若检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，可以向1#控制器211发送总线紧急顺桨停机命令。
[0052] 1#控制器211接收到该总线紧急顺桨停机命令后，控制第二继电器214线圈失电，进而通过第二继电器214的触点控制安全继电器215动作。安全继电器215动作后，将同时断开1#继电器213、2#继电器223和3#继电器233的线圈。1#继电器213、2#继电器223和3#继电器233的触点由于线圈失电而动作，从而控制1#电机驱动器212、2#电机驱动器222和3#电机驱动器232进入紧急停机模式，进而紧急顺桨。
[0053] 在本发明的一个实施例中，顺桨控制装置101向1#控制器211发送总线紧急顺桨停机命令，可以通过
现场总线通讯方式发送。
[0054] 本发明实施例即使在决定是否紧急顺桨的参数配置错误的情况下，也可以通过对变桨系统进行故障检测，在检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障时，向变桨系统102包括的1#变桨控制柜1021中的1#控制器211发送总线紧急顺桨停机命令，实现紧急顺桨，能够提高风力发电机组安全。
[0055] 在本发明的一个实施例中，顺桨控制装置101针对风力发电机组的变桨系统进行故障检测。判断检测到的故障是否属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，若检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，若检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，可以向第一继电器1031发送硬件紧急顺桨停机命令。
[0056] 第一继电器1031在接收到该硬件紧急顺桨停机命令后，第一继电器1031断开，进而断开硬件安全链103，触发安全继电器215动作。安全继电器215动作后，将同时断开1#继电器213、2#继电器223和3#继电器233的线圈。1#继电器213、2#继电器223和3#继电器233的触点由于线圈失电而动作，从而控制1#电机驱动器212、2#电机驱动器222和3#电机驱动器232进入紧急停机模式，进而紧急顺桨。
[0057] 本发明实施例即使在决定是否紧急顺桨的参数配置错误的情况下，也可以通过对变桨系统进行故障检测，在检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障时，向第一继电器1031发送硬件紧急顺桨停机命令，进而断开硬件安全链103，实现紧急顺桨，能够提高风力发电机组安全。
[0058] 在本发明的一个实施例中，顺桨控制装置101针对风力发电机组的变桨系统进行故障检测。若检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，可以同时向1#控制器211发送总线紧急顺桨停机命令和向第一继电器1031发送硬件紧急顺桨停机命令。
[0059] 1#控制器211接收到该总线紧急顺桨停机命令后，控制第二继电器214线圈失电，进而通过第二继电器214的触点控制安全继电器215动作。安全继电器215动作后，将同时断开1#继电器213、2#继电器223和3#继电器233的线圈。1#继电器213、2#继电器223和3#继电器233的触点由于线圈失电而动作，从而控制1#电机驱动器212、2#电机驱动器222和3#电机驱动器232进入紧急停机模式，进而紧急顺桨。
[0060] 第一继电器1031在接收到该硬件紧急顺桨停机命令后，第一继电器1031断开，进而断开硬件安全链103，触发安全继电器215动作。安全继电器215动作后，将同时断开1#继电器213、2#继电器223和3#继电器233的线圈。1#继电器213、2#继电器223和3#继电器233的触点由于线圈失电而动作，从而控制1#电机驱动器212、2#电机驱动器222和3#电机驱动器232进入紧急停机模式，进而紧急顺桨。
[0061] 本发明实施例即使在决定是否紧急顺桨的参数配置错误的情况下，也可以通过对变桨系统进行故障检测，在检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障时，向变桨系统102包括的1#变桨控制柜1021中的1#控制器211发送总线紧急顺桨停机命令和向第一继电器1031发送硬件紧急顺桨停机命令，能够实现对风力风电机组顺桨时的双重保护，能够提高风力发电机组安全。
[0062] 基于上述描述，本发明实施例提供一种风力发电机组的顺桨控制系统，顺桨控制系统包括：顺桨控制装置101以及硬件安全链103，顺桨控制装置101与硬件安全链103电连接。
[0063] 在本发明的一个实施例中，顺桨控制装置101可以包括：判断模块和控制指令处理模块。如图2所示，图2示出了本发明实施例提供的风力发电机组的顺桨控制装置的结构示意图。顺桨控制装置可以包括：
[0064] 判断模块1011，用于判断检测到的风力发电机组的变桨系统的故障是否属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障。
[0065] 控制指令处理模块1012，用于若检测到的风力发电机组的变桨系统的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，生成及输出总线紧急顺桨停机命令，和/或，生成及输出硬件紧急顺桨停机命令。其中，总线紧急顺桨停机命令用于通过变桨系统的控制器实现紧急顺桨，硬件紧急顺桨停机命令用于断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0066] 在本发明的一个实施例中，控制指令处理模块1012，具体用于：
[0067] 向串联在风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路之中的继电器发送硬件紧急顺桨停机命令，硬件紧急顺桨停机命令用于控制继电器断开；其中，风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路属于风力发电机组的硬件安全链。
[0068] 在本发明的一个实施例中，预设紧急顺桨关联故障集合包括以下所列故障中的一种或几种组合：
[0069] 变桨内部通讯中断、变桨驱动器通讯异常、变桨位置超限、变桨驱动器未准备好、变桨电机刹车供电断开、变桨后备电源的电容电压低于预设电压阈值、变桨后备电源故障、变桨市电异常、变桨接线错误、变桨不间断电源故障、变桨电机的电流大于预设电流阈值且大于预设电流阈值的时长大于预设时长。
[0070] 基于上述描述，本发明实施例还提供一种风力发电机组的硬件安全链，包括连接的多个继电器。多个继电器中的一个继电器，用于在检测到的风力发电机组的变桨系统的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障时，接收硬件紧急顺桨停机命令，并根据硬件紧急顺桨停机命令，断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0071] 在本发明的一个实施例中，上述多个继电器中的一个继电器串联在风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路之中。
[0072] 基于上述描述，本发明实施例还提供一种风力发电机组的顺桨控制方法，如图3所示。图3示出了本发明实施例提供的风力发电机组的顺桨控制方法的第一种流程示意图。风力发电机组的顺桨控制方法可以包括：
[0073] S301：判断检测到的风力发电机组的变桨系统的故障是否属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障。
[0074] S302：若检测到的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障，生成并输出总线紧急顺桨停机命令，和/或，生成并输出硬件紧急顺桨停机命令。其中，总线紧急顺桨停机命令用于通过变桨系统的控制器实现紧急顺桨，硬件紧急顺桨停机命令用于断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0075] 在本发明的一个实施例中，预设紧急顺桨关联故障集合可以包括以下所列故障中的一种或几种组合：
[0076] 变桨内部通讯中断、变桨驱动器通讯异常、变桨位置超限、变桨驱动器未准备好、变桨电机刹车供电断开、变桨后备电源的电容电压低于预设电压阈值、变桨后备电源故障、变桨市电异常、变桨接线错误、变桨不间断电源故障、变桨电机的电流大于预设电流阈值且大于预设电流阈值的时长大于预设时长。
[0077] 在本发明的一个实施例中，输出硬件紧急顺桨停机命令，可以包括：
[0078] 向串联在风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路之中的继电器输出硬件紧急顺桨停机命令，硬件紧急顺桨停机命令用于控制继电器断开。其中，风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路属于风力发电机组的硬件安全链。
[0079] 本发明实施例提供的风力发电机组的顺桨控制方法，在决定是否紧急顺桨的参数配置错误的情况下，也能紧急顺桨，能够提高风力发电机组安全。
[0080] 基于上述描述，本发明实施例还提供一种风力发电机组的顺桨控制方法。如图4所示。图4示出了本发明实施例提供的风力发电机组的顺桨控制方法的第二种流程示意图。风力发电机组的顺桨控制方法可以包括：
[0081] S401：在检测到的风力发电机组的变桨系统的故障属于预设紧急顺桨关联故障集合中的故障时，接收硬件紧急顺桨停机命令。
[0082] S402：断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨。
[0083] 在本发明的一个实施例中，断开风力发电机组的硬件安全链以触发变桨系统进行紧急顺桨，可以包括：
[0084] 断开串联在风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路之中的继电器，以触发变桨系统进行紧急顺桨。其中，风力发电机组的主控制器与变桨系统的安全链回路属于风力发电机组的硬件安全链。
[0085] 本发明实施例提供的风力发电机组的顺桨控制方法，在决定是否紧急顺桨的参数配置错误的情况下，也能紧急顺桨，能够提高风力发电机组安全。
[0086] 需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、
修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
[0087] 以上所述的结构
框图中所示的功能块可以实现为硬件、
软件、
固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是
电子电路、
专用集成电路(ASIC)、适当的固件、
插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据
信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括
电子电路、
半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、
软盘、CD-ROM、光盘、
硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的
计算机网络被下载。
[0088] 还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
[0089] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
