保护电路和变桨系统技术方案

本申请实施例提供了一种保护电路和变桨系统，用于风力发电机组，该保护电路的输入接口与变桨控制器的电源连接，输出接口与变桨控制器连接，该保护电路包括：连接于输入接口和输出接口之间的防浪涌保护电路、主保护电路、开关电路和电流传感器；主保护电路，用于在检测到开关电路的输入电压发生浪涌时，对开关电路的控制端电压进行箝位，使得开关电路的输出电压限制在指定电压范围内；以及当通过电流传感器检测到开关电路的输出电流瞬时过流时，对开关电路的输出电流进行限流，或控制开关电路处于关闭状态；以及检测到设置时段内开关电路的输入电压持续过压和/或开关电路的输入电流持续过流时，控制开关电路处于关闭状态。

Protective Circuit and Variable Propeller System

The embodiment of this application provides a protection circuit and a pitch-changing system for wind turbine. The input interface of the protection circuit is connected with the power supply of the pitch controller, and the output interface is connected with the pitch controller. The protection circuit includes a surge protection circuit, a main protection circuit, a switch circuit and a current sensor connected between the input interface and the output interface. Circuit for clamping the control terminal voltage of the switching circuit when the input voltage surge of the switching circuit is detected, so that the output voltage of the switching circuit is limited to the specified voltage range; and for limiting the output current of the switching circuit or controlling the switching circuit to be closed when the output current of the switching circuit is detected by the current sensor. The control switch circuit is closed when the input voltage of the switching circuit and/or the input current of the switching circuit are continuously over-voltage and/or over-current during the setting period are detected.

【技术实现步骤摘要】
保护电路和变桨系统
本申请涉及风力发电
，具体而言，本申请涉及一种保护电路和变桨系统。
技术介绍
风力发电机组变桨系统中的控制核心是PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)，PLC出任何问题都将给变桨系统，甚至整个风力发电机组造成灾难性的后果，而给PLC供电的弱电系统出现问题，则会导致PLC无法正常工作。给PLC供电的一般为+24伏的电源，在工作时，对该电源的可靠性要求较高，远超一般工控领域供电要求，影响可靠性的一个重要因素就是其抗干扰、抗雷击浪涌能力。风力发电机组通常建在人烟稀少，环境恶劣的地方，尤其受到雷电天气的影响，工作时容易受到浪涌干扰，经常发生弱电系统因直击雷、感应雷、开关浪涌等影响导致弱电供电系统出问题。本申请的专利技术人对现有技术研究发现，现有技术为了提高电源的可靠性，通常的方法是在PLC电源输入端加装防雷击浪涌保护模块，而防雷击浪涌保护模块虽然能解决一部分问题，但是存在输出的电源残压较高的问题，会导致PLC等关键部件在雷雨季仍有大量损坏现象，且该防雷击浪涌保护模块寿命较短，需要定期检查、更换。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种保护电路和变桨系统，用以解决PLC电源电路的过压、过流和浪涌问题，提高PLC电源电路的可靠性。为了实现上述目的，本申请提供以下技术方案：本申请实施例提供了一种保护电路，用于风力发电机组，该保护电路的输入接口与变桨控制器的电源连接，输出接口与变桨控制器连接，该保护电路包括：连接于输入接口和输出接口之间的防浪涌保护电路、主保护电路、开关电路和电流传感器；防浪涌保护电路的输入端与输入接口相连；开关电路的控制端与主保护电路相连，输入端与防浪涌保护电路的输出端和主保护电路相连，输出端与电流传感器的一端和主保护电路相连；电流传感器的另一端与输出接口和主保护电路相连；主保护电路，用于在检测到开关电路的输入电压发生浪涌时，对开关电路的控制端电压进行箝位，使得开关电路的输出电压限制在指定电压范围内；以及当通过电流传感器检测到开关电路的输出电流瞬时过流时，对开关电路的输出电流进行限流，或控制开关电路处于关闭状态；以及检测到设置时段内开关电路的输入电压持续过压和/或开关电路的输入电流持续过流时，控制开关电路处于关闭状态。可选地，主保护电路包括集成电路和配置电路，配置电路设置在集成电路的外部；配置电路包括限流电路和开关阀值设定电路；限流电路的一端与开关电路的输入端连接，另一端与集成电路连接，用于与集成电路配合，限制对开关电路检测时产生的电流；开关阀值设定电路的第一端与开关电路的控制端连接，第二端与集成电路连接，第三端与接地端连接，用于与集成电路配合，设定开关电路的阀值；集成电路，用于检测到设置时段内开关电路的输入电压持续过压和/或开关电路的输入电流持续过流时，通过开关阀值设定电路控制开关电路处于关闭状态；以及用于检测到开关电路的输入电压发生浪涌时，通过开关阀值设定电路对开关电路的控制端电压进行箝位，使得开关电路的输出电压限制在指定电压范围内。可选地，配置电路还包括故障设定电路和器件保护电路；故障设定电路的一端与集成电路连接，另一端与接地端连接，用于故障时，设定开关电路的关断时间，以及设定集成电路的冷却周期；器件保护电路的第一端与开关电路的输入端连接，第二端与集成电路连接，第三端与接地端连接，用于在集成电路检测到设置时段内开关电路的输入电压持续过压和/或开关电路的输入电流持续过流时，与集成电路配合，保护开关电路和电流传感器。可选地，集成电路被配置为具有自动重试功能。可选地，限流电路包括第一电阻；开关阀值设定电路包括第二电阻、第三电阻和第一电容；故障设定电路包括第二电容；器件保护电路包括第四电阻、第三电容和第一单向瞬态二极管；第一电阻的一端与集成电路连接，另一端与开关电路的输入端连接；第二电阻的一端与开关电路的控制端连接，另一端与集成电路连接；第三电阻和第一电容串联连接于第二电阻的另一端与接地端之间；第二电容的一端与集成电路连接，另一端与接地端连接；第四电阻的一端与开关电路的输入端连接，另一端与集成电路、第三电容的一端以及第一单向瞬态二极管的一端连接；第三电容的另一端与接地端连接，第一单向瞬态二极管的另一端与接地端连接。可选地，配置电路还包括第二单向瞬态二极管，第二单向瞬态二极管的一端与第二电阻的另一端连接，另一端与电流传感器的另一端连接，电流传感器的另一端与集成电路连接。可选地，开关电路为N型金属氧化物半导体型场效应晶体管，该金属氧化物半导体型场效应晶体管的栅极与集成电路中的栅极信号输出端连接。可选地，该保护电路还包括储能电路，储能电路连接于电流传感器和输出接口之间，用于当开关电路处于关闭状态时，为变桨控制器提供电能。可选地，储能电路包括依次串联的多个超级电容，对于位于两端的两个超级电容，其中一个超级电容的一端连接于电流传感器和输出接口之间，另一个超级电容的一端与接地端连接，且每一超级电容均并联设置一电阻；或，所述储能电路包括电池；或，所述储能电路包括应急电源。可选地，防浪涌保护电路包括依次串接的第一级保护电路、延时过流保护电路和第二级保护电路；第一级保护电路，用于吸收浪涌产生的能量，以降低输入到延时过流保护电路的电压值；延时过流保护电路，用于当浪涌来临时，延长浪涌能量向该延时过流保护电路之后连接的电路的传输时间；第二级保护电路，用于吸收经过延时过流保护电路输入的共模浪涌以及差模浪涌产生的能量。可选地，第一级保护电路包括气体放电二极管，气体放电二极管的第一端与输入接口连接，第二端与接地端连接，第三端与保护地端连接；或，第一级保护电路包括压敏电阻，压敏电阻的一端与输入接口连接，另一端与接地端连接。可选地，延时过流保护电路包括第五电阻、第六电阻、第一自恢复保险和第二自恢复保险；第五电阻和第一自恢复保险依次串联在气体放电二极管的第一端和第二级保护电路之间；第六电阻和第二自恢复保险依次串联在气体放电二极管的第二端与接地端之间；或，延时过流保护电路包括第一电感、第二电感、第一自恢复保险和第二自恢复保险；第一电感和第一自恢复保险依次串联在气体放电二极管的第一端和第二级保护电路之间；第二电感和第二自恢复保险依次串联在气体放电二极管的第二端与接地端之间。可选地，第二级保护电路包括第一双向瞬态二极管、第二双向瞬态二极管和第三双向瞬态二极管；第一双向瞬态二极管和第二双向瞬态二极管串联连接，第一双向瞬态二极管的一端与第一自恢复保险连接，第二双向瞬态二极管的一端与接地端连接，且第一双向瞬态二极管和第二双向瞬态二极管之间的节点与保护地端连接；第一双向瞬态二极管和第二双向瞬态二极管串联后与第三双向瞬态二极管并联。可选地，输入接口包括第一引线、第二引线、第三引线和第四引线；第一引线与第一级保护电路连接，第一引线输出变桨控制器所需的电压值；第二引线和第三引线均与电缆的屏蔽层连接；第四引线与接地端连接；输出接口包括第五引线、第六引线、第七引线和第八引线；第五引线和第六引线均与电流传感器连接；第七引线和第八引线均与接地端连接。本申请实施例还提供了一种变桨系统，包括变桨控制器、变桨控制器的电源，以及上述的保护电路。本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保护电路，用于风力发电机组，其特征在于，该保护电路的输入接口(11)与变桨控制器的电源(10)连接，输出接口(12)与变桨控制器(13)连接，该保护电路包括：连接于所述输入接口(11)和所述输出接口(12)之间的防浪涌保护电路(14)、主保护电路(15)、开关电路(16)和电流传感器(17)；所述防浪涌保护电路(14)的输入端与所述输入接口(11)相连；所述开关电路(16)的控制端与所述主保护电路(15)相连，输入端与所述防浪涌保护电路(14)的输出端和所述主保护电路(15)相连，输出端与所述电流传感器(17)的一端和主保护电路(15)相连；所述电流传感器(17)的另一端与所述输出接口(12)和主保护电路(15)相连；所述主保护电路(15)，用于在检测到所述开关电路(16)的输入电压发生浪涌时，对所述开关电路(16)的控制端电压进行箝位，使得所述开关电路(16)的输出电压限制在指定电压范围内；以及当通过所述电流传感器(17)检测到所述开关电路(16)的输出电流瞬时过流时，对所述开关电路(16)的输出电流进行限流，或控制所述开关电路(16)处于关闭状态；以及检测到设置时段内所述开关电路(16)的输入电压持续过压和/或所述开关电路(16)的输入电流持续过流时，控制所述开关电路(16)处于关闭状态。...

【技术特征摘要】
1.一种保护电路，用于风力发电机组，其特征在于，该保护电路的输入接口(11)与变桨控制器的电源(10)连接，输出接口(12)与变桨控制器(13)连接，该保护电路包括：连接于所述输入接口(11)和所述输出接口(12)之间的防浪涌保护电路(14)、主保护电路(15)、开关电路(16)和电流传感器(17)；所述防浪涌保护电路(14)的输入端与所述输入接口(11)相连；所述开关电路(16)的控制端与所述主保护电路(15)相连，输入端与所述防浪涌保护电路(14)的输出端和所述主保护电路(15)相连，输出端与所述电流传感器(17)的一端和主保护电路(15)相连；所述电流传感器(17)的另一端与所述输出接口(12)和主保护电路(15)相连；所述主保护电路(15)，用于在检测到所述开关电路(16)的输入电压发生浪涌时，对所述开关电路(16)的控制端电压进行箝位，使得所述开关电路(16)的输出电压限制在指定电压范围内；以及当通过所述电流传感器(17)检测到所述开关电路(16)的输出电流瞬时过流时，对所述开关电路(16)的输出电流进行限流，或控制所述开关电路(16)处于关闭状态；以及检测到设置时段内所述开关电路(16)的输入电压持续过压和/或所述开关电路(16)的输入电流持续过流时，控制所述开关电路(16)处于关闭状态。2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述主保护电路(15)包括集成电路(151)和配置电路(152)，所述配置电路(152)设置在所述集成电路(151)的外部；所述配置电路(152)包括限流电路(1521)和开关阀值设定电路(1522)；所述限流电路(1521)的一端与所述开关电路(16)的输入端连接，另一端与所述集成电路(151)连接，用于与所述集成电路(151)配合，限制对所述开关电路(16)检测时产生的电流；所述开关阀值设定电路(1522)的第一端与所述开关电路(16)的控制端连接，第二端与所述集成电路(151)连接，第三端与接地端连接，用于与所述集成电路(151)配合，设定所述开关电路(16)的阀值；所述集成电路(151)，用于检测到设置时段内所述开关电路(16)的输入电压持续过压和/或所述开关电路(16)的输入电流持续过流时，通过开关阀值设定电路(1522)控制所述开关电路(16)处于关闭状态；以及用于检测到所述开关电路(16)的输入电压发生浪涌时，通过所述开关阀值设定电路(1522)对所述开关电路(16)的控制端电压进行箝位，使得所述开关电路(16)的输出电压限制在指定电压范围内。3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述配置电路(152)还包括故障设定电路(1523)和器件保护电路(1524)；所述故障设定电路(1523)的一端与所述集成电路(151)连接，另一端与接地端连接，用于故障时，设定所述开关电路(16)的关断时间，以及设定所述集成电路(151)的冷却周期；所述器件保护电路(1524)的第一端与所述开关电路(16)的输入端连接，第二端与所述集成电路(151)连接，第三端与接地端连接，用于在所述集成电路(151)检测到设置时段内所述开关电路(16)的输入电压持续过压和/或所述开关电路(16)的输入电流持续过流时，与所述集成电路(151)配合，保护所述开关电路(16)和所述电流传感器(17)。4.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述集成电路(151)被配置为具有自动重试功能。5.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述限流电路(1521)包括第一电阻；所述开关阀值设定电路(1522)包括第二电阻、第三电阻和第一电容；所述故障设定电路(1523)包括第二电容；所述器件保护电路(1524)包括第四电阻、第三电容和第一单向瞬态二极管；所述第一电阻的一端与所述集成电路(151)连接，另一端与所述开关电路(16)的输入端连接；所述第二电阻的一端与所述开关电路(16)的控制端连接，另一端与所述集成电路(151)连接；所述第三电阻和所述第一电容串联连接于所述第二电阻的另一端与接地端之间；所述第二电容的一端与所述集成电路(151)连接，另一端与接地端连接；所述第四电阻的一端与所述开关电路(16)的输入端连接，另一端与所述集成电路(151)、所述第三电容的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智勇，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11