风力发电机的变桨系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种风力发电机的变桨系统，其包括主控系统、用于叶片固定的变桨轴承、用于固定变桨轴承的轮毂以及至少三个变桨单元，其中，变桨单元包括伺服控制器、电机、减速器、电机编码器、桨叶编码器以及限位开关；伺服控制器其通信与动力由与主控系统相连的滑环来实现；电机编码器与桨叶编码器由伺服控制器控制执行驱动命令；减速器的输入端与电机相连，其输出端与变桨轴承的内齿啮合；桨叶编码器固定于变桨轴承内齿旁，桨叶编码器的小齿与变桨轴承内啮合齿记录变桨角度；本实用新型专利技术具有定位精确、降低调桨系统故障率等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种风力发电机的变桨系统。
技术介绍
随着环境和能源问题的日益严峻，可再生能源的开发，尤其是风力发电技术已被越来越多的国家所重视。最初研制的风力发电机组都被设计成可以全桨叶变距的。但由于一开始设计人员对风力发电机组的运行工况认识不足，所设计的变桨距系统，其可靠性远不能满足风力发电机组正常运行的要求，灾难性的飞车事故不断发生，变桨距风力发电机组迟迟未能进入商业化运行。所以一当失速型桨叶的起动性能得到了改进，人们便纷纷放弃变距机构而采用了定桨距风轮，以至于后来商品化的风力发电机组大都是定桨距失速控制的。经过10多年的实践，设计人员对风力发电机组的运行工况和各种受力状态已有了深入的了解，不再满足于仅仅提高风力发电机组运行的可靠性，而开始追求不断优化的输出功率曲线，同时采用变桨距机构的风力发电机组可使桨叶和整机的受力状况大为改善，这对大型风力发电机组的总体设计十分有利。因此，进入20世纪90年代以后，变桨距控制系统又重新受到了设计人员的重视。变桨系统是风力发电机组的重要零部件，其是风力发电机组功率调节、安全保护执行机构，其运行的可靠性和平稳性切实的影响着整台风力发电机组的运行过程，因而如设计一种合理、可靠的变桨系统就成为急需解决的问题。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种合理的、可靠的风力发电机的变桨系统。本技术的技术目的通过以下方案实现：一种风力发电机的变桨系统，其包括主控系统、用于叶片固定的变桨轴承、用于固定变桨轴承的轮毂以及至少三个变桨单元，其中，变桨单元包括伺服控制器、电机、减速器、电机编码器、桨叶编码器以及限位开关；伺服控制器其通信与动力由与主控系统相连的滑环来实现；电机编码器与桨叶编码器由伺服控制器控制执行驱动命令；减速器的输入端与电机相连，其输出端与变桨轴承的内齿啮合；桨叶编码器固定于变桨轴承内齿旁，桨叶编码器的小齿与变桨轴承内啮合齿记录变桨角度。其中，所述限位开关包括限位开关Ⅰ以及限位开关Ⅱ，限位开关Ⅰ限制的角度为91°，限位开关Ⅱ限制的角度为95°。其中，还包括蓄电池，蓄电池与电机相连为备用电源。其中，所述的电机为直流电机。其中，所述的伺服控制器为集成了充电单元以及PLC单元的高度集成伺服器。其中，还包括轴控柜，轴孔柜与变桨轴承固定，伺服控制器设于轴控柜中。其中，还包括电池柜，蓄电池设于电池柜中。本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本技术由于采用了电机编码器和桨叶编码器，通过电机编码进行精确定位，其定位精度达到了0.01°。再通过桨叶编码器对其进行互补，当两个编码器角度相差超过2°时，调桨系统将报相应故障。保证了在0°~91°之间整个调桨过程中实现精确定位。2、本技术由于采用了高度集成伺服驱动器，其将原有充电单元、PLC单元功能集成在伺服驱动器中，是一款高度集成伺服控制设备。由于其高度集成，降低伺服驱动柜安装空间，减少了电气外部控制回路，从而大大减少桨叶调桨系统故障率。3、本技术由于采用了蓄电池、直流驱动电机方式，可以确定再驱动器故障时，通过蓄电池直接驱动直流驱动电机，减少了中间环节，提供调桨安全性。附图说明图1为本技术实施例1的结构示意图；图2为本技术实施例1的示意图图；图3为本技术实施例1的控制结构图。具体实施方式以下结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明：实施例1：参照附图1-图2所示，一种风力发电机的变桨系统，包括主控系统、三个变桨轴承、轮毂1、三个变桨单元、三个轴控柜2以及三个电池柜。变桨轴承设置在轮毂1上，用于与叶片固定；变桨轴承包括内齿圈3以及外圈4。轴控柜2以及电池柜（图中未画出）均固定在轮毂上。变桨单元包括伺服驱动器、直流电机5、减速器6、限位开关Ⅰ7、限位开关Ⅱ8、电机编码器9以及桨叶编码器10。伺服驱动器设置在轴控柜2中，其通信与动力由与主控系统相连的滑环来实现，伺服驱动器用于控制、驱动电机编码器9与桨叶编码器10执行命令；伺服驱动器为集成了充电单元以及PLC单元的高度集成伺服器。电机编码器9设于直流电机5的一端，对电机运转的角度进行精确技术。直流电机5的输出端与减速器6相连，减速器的输出齿轮11与内齿圈3啮合。桨叶编码器10的小齿与内齿圈3啮合齿记录变桨角度。通过桨叶编码器10以及电机编码器9两者所采集的数值进行互补从而实现精确定位。限位开关Ⅰ7设置在轮毂1上，用于限制叶片转动到91°。限位开关Ⅱ8设置在轮毂1上，用于限制叶片转动到95°。蓄电池的数量为三个设置在对应的电池柜中，蓄电池与对应的直流电机5相连为备用电源，蓄电池为变桨系统中的应急单元，在正常调桨系统有故障时，其立即投入，实现桨叶安全顺桨目的，即使风力发电机组安全停机。其余两个变桨单元以及蓄电池之间的连接关系与上述一致。如图3所示控制原理如下：由主控系统发出变桨角度指令，滑环根据该指令控制轴控柜中的伺服驱动器驱动直流电机以及减速器运作，从而实现0°~91°之间桨叶调桨功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机的变桨系统，其包括主控系统、用于叶片固定的变桨轴承、用于固定变桨轴承的轮毂以及至少三个变桨单元，其特征在于：变桨单元包括伺服控制器、电机、减速器、电机编码器、桨叶编码器以及限位开关；伺服控制器其通信与动力由与主控系统相连的滑环来实现；电机编码器与桨叶编码器由伺服控制器控制执行驱动命令；减速器的输入端与电机相连，其输出端与变桨轴承的内齿啮合；桨叶编码器固定于变桨轴承内齿旁，桨叶编码器的小齿与变桨轴承内啮合齿记录变桨角度。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机的变桨系统，其包括主控系统、用于叶片固定的变桨轴承、用于固定
变桨轴承的轮毂以及至少三个变桨单元，其特征在于：变桨单元包括伺服控制器、电机、减
速器、电机编码器、桨叶编码器以及限位开关；伺服控制器其通信与动力由与主控系统相连
的滑环来实现；电机编码器与桨叶编码器由伺服控制器控制执行驱动命令；减速器的输入
端与电机相连，其输出端与变桨轴承的内齿啮合；桨叶编码器固定于变桨轴承内齿旁，桨叶
编码器的小齿与变桨轴承内啮合齿记录变桨角度。
2.根据权利要求1所述的风力发电机的变桨系统，其特征在于：所述限位开关包括限位
开关Ⅰ以及限位开关Ⅱ，限位开关Ⅰ限制的角度为91°，限位开关Ⅱ限制的角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑安旺，钱成钱，张康龙，张广剑，付亚明，夏瑞东，
申请(专利权)人：华仪风能有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33