一种海洋能发电机组的变桨控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种海洋能发电机组的变桨控制系统，其包括至少两个并联的变桨控制轴箱，在每个变桨控制轴箱的内部安装有PLC系统和伺服驱动器，在每个变桨控制轴箱的外部安装有永磁同步电机、接近开关、限位开关、压力传感器、两位旋钮开关以及三位自复位旋钮开关。其中一个限位开关中的一个常闭触点、两位旋钮开关中的一个常开触点和由PLC系统控制的一个继电器的常开触点并联后连接到伺服驱动器的使能输入端子，作为伺服驱动器的驱动使能信号。本发明专利技术的海洋能发电机组的变桨控制系统可实现桨叶在大范围内的变桨动作，能够有效降低海洋能发电机组的变桨控制系统升出水面维护的概率，从而减少维护时间，增大海洋能利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋能发电机组的变桨控制系统
本专利技术属于海洋能发电
，尤其涉及一种水平轴海洋能发电机组的变桨控制系统。
技术介绍
海洋能资源是可再生清洁能源之一，并且我国沿岸海岛附近蕴藏丰富。水平轴海洋能发电的相关研究起步较晚，发电机组的发电功率也较小，且为定桨距系统。随着海洋能发电机组的装机容量从小到大，小桨叶向大桨叶逐渐发展，定桨距系统已经很难满足海洋能发电机组的控制要求。海洋能发电机组的变桨系统是一种安装于海洋能发电机组轮毂内的伺服驱动系统，通过接受机组主控的位置指令来改变桨叶的角距，以达到使叶轮更好的捕获海流动能的目的。海洋能发电机组平时在水下运行，且水平轴海洋能发电机组不能偏航。由于其特殊性，若发生不可复位故障，则需要升出水面拆开密封盖后进行维修、维护，维护完后对端盖进行密封后才能再次下水。目前，海洋能发电机组轮毂空间较小，应用于水平轴海洋能发电机组的变桨机构仅有液压型变桨系统，即采用液压马达作为驱动机构，执行机构包括多个齿轮、齿轮轴、蜗杆等，机械传动结构复杂，并且存在以下问题：①液压油的管路容易发生泄漏；②不能远程进行维护；③液压系统由于受液压油黏温特性的影响，对环境温度的要求比较高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种海洋能发电机组电动变桨控制系统，其具有可靠性高、体积小等优点，且可以通过远程对变桨控制系统因限位开关动作断开驱动器使能进行复位。本专利技术所提供的海洋能发电机组的变桨控制系统包括至少两个并联的变桨控制轴箱，每个所述变桨控制轴箱内安装有PLC系统和伺服驱动器，在每个所述变桨控制轴箱的外部均安装有永磁同步电机。在每个所述变桨控制轴箱的外部还安装有接近开关、限位开关、压力传感器、两位旋钮开关以及三位自复位旋钮开关。所述接近开关配置成将桨叶位置达到所述接近开关的信号传输给所述PLC系统，并用于校验桨叶位置。所述限位开关配置成将桨叶位置到达所述限位开关的信号传输给所述PLC系统，并用于限定桨叶到达位置。所述压力传感器配置用于检测轮毂泄漏情况，并将检测到的泄漏压力信号传输给所述PLC系统。所述两位旋钮开关配置用于形成并向所述PLC系统传输所述变桨控制轴箱进行手动变桨的信号。所述三位自复位旋钮开关配置用于形成并向所述PLC系统传输桨叶正转控制信号和桨叶反转控制信号。优选地，在每个所述变桨控制轴箱的外部安装有至少两个所述接近开关、至少两个所述限位开关、至少一个所述压力传感器、一个所述两位旋钮开关以及一个所述三位自复位旋钮开关。优选地，所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，每一个所述接近开关的输出端子连接到所述PLC系统的所述DI端子，用作校验桨叶位置的信号。优选地，所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，每一个所述限位开关含有至少一个常开触点和至少一个常闭触点，所述至少一个常开触点中的一个连接到所述PLC系统的所述DI端子，用作所述桨叶位置到达所述限位开关的信号。优选地，所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，所述两位旋钮开关包含至少两个常开触点，所述两个常开触点中的一个连接到所述PLC系统的所述DI端子，作为所述变桨控制轴箱进行手动变桨的信号。优选地，所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，所述三位自复位旋钮开关的其中一个常开触点连接到所述PLC系统的所述DI端子用作所述桨叶正转控制信号，所述三位自复位旋钮开关的其中另一个常开触点连接到所述PLC系统的所述DI端子用作所述桨叶反转控制信号。优选地，所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，所述压力传感器的输出端子连接到所述PLC系统的所述AI端子，以便向所述PLC系统传输所述泄漏压力信号。优选地，所述伺服驱动器包含能与驱动使能回路连接的使能输入端子。在每个所述变桨控制轴箱的外部安装有两个限位开关，所述两个限位开关中的一个位于所述海洋能发电机组轮毂桨叶法兰的91°～95°位置，所述两个限位开关中的另一个位于所述海洋能发电机组轮毂桨叶法兰的271°～275°位置，每个所述限位开关含有至少一个常开触点和至少一个常闭触点。所述两位旋钮开关包含至少两个常开触点，所述两位旋钮开关中所述两个常开触点中的一个连接到所述PLC系统的所述DI端子，作为所述变桨控制轴箱进行手动变桨的信号。其中一个所述限位开关的所述至少一个常闭触点中的一个、所述两位旋钮开关中所述两个常开触点中的另一个与由所述PLC系统控制的一个继电器的常开触点并联后连接到所述伺服驱动器的所述使能输入端子上构成驱动使能回路，用作所述伺服驱动器的驱动使能信号。优选地，所述PLC系统设置有以太网接口和CANopen接口，所述以太网接口配置用于连接所述海洋能发电机组的以太网，所述CANopen接口配置用于连接所述海洋能发电机组的主控装置。优选地，所述永磁同步电机包含制动器和至少一个旋转变压器，所述制动器用于限制固定桨叶的位置，所述旋转变压器用于记录桨叶的位置。优选地，在每个所述变桨控制轴箱的外部安装有两个所述接近开关，两个所述接近开关中的一个位于所述海洋能发电机组轮毂桨叶法兰的5°～20°位置，所述两个接近开关中的另一个位于所述海洋能发电机组轮毂桨叶法兰的185°～200°位置。利用本专利技术所提供的变桨控制系统，可以在不升出水面的情况下对变桨控制系统进行控制程序升级、实现变桨控制系统故障诊断与复位等远程维护，避免机组升出水面等大量的工作量和故障停机时间。此外，本专利技术的变桨控制系统能够在自动模式下实现0°-90°、90°～180°和180°-270°大范围变桨动作，使机组涨潮落潮均可发电。此外，还可以在远程调试模式下实现桨叶0°～360°范围动作。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中一种海洋能发电机组的变桨控制系统的结构示意图；图2为图1中变桨控制系统的驱动使能控制原理示意图。具体实施方式以下将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术的变桨控制系统，可对具有多个桨叶的海洋能发电机组进行变桨距控制。图1示出了能对具有三个桨叶的海洋能发电机组进行变桨距控制的变桨控制系统，该变桨控制系统包括三个并联的变桨控制轴箱A、B、C，三个变桨控制轴箱相互独立地进行变桨距操作控制。该变桨控制系统一方面能通过滑环1连接到海洋能发电机组的主控装置，通过CANopen通讯方式从主控装置接收指令并根据指令执行相应的变桨距操作。在另一方面，该变桨控制系统还能通过滑环1连接到海洋能发电机组的以太网，上位机(诸如，个人电脑等)连接到以太网内的变桨系统并通过TCP方式进行通讯，由此执行远程维护功能。变桨控制轴箱A、B、C各自的内部空间设置有PLC系统5和伺服驱动器6(见图2)。在变桨控制轴箱A、B、C的外部分别设置有与其连接的永磁同步电机3、接近开关41和43、限位开关42和44、压力传感器40、两位旋钮开关21以及三位自复位旋钮开关22。虽然图1示出了两个接近开关和两个限位开关，但是在实践中接近开关和限位开关并不限于两个，可以是两个以上。如图2所示，PLC系统5包含若干DI端子、DO端子以及AI端子。伺服驱动器6包含在图2中标示为En的使能输入端子，使能输入端子与驱动使能回路连接，驱动使能回路闭合是伺服驱动器驱动输出的必要条件。作为优选方案，接近开关41和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋能发电机组的变桨控制系统，其包括至少两个并联的变桨控制轴箱，每个所述变桨控制轴箱的内部安装有PLC系统和伺服驱动器，在每个所述变桨控制轴箱的外部均安装有永磁同步电机；其特征在于：在每个所述变桨控制轴箱的外部还安装有接近开关、限位开关、压力传感器、两位旋钮开关以及三位自复位旋钮开关，其中所述接近开关配置成将桨叶位置到达所述接近开关的信号传输给所述PLC系统，并用于校验桨叶位置，所述限位开关配置成将桨叶位置到达所述限位开关的信号传输给所述PLC系统，并用于限定桨叶到达位置，所述压力传感器配置用于检测轮毂泄漏情况，并将检测到的泄漏压力信号传输给所述PLC系统，所述两位旋钮开关配置用于形成并向所述PLC系统传输变桨控制轴箱进行手动变桨的信号，所述三位自复位旋钮开关配置用于形成并向所述PLC系统传输桨叶正转控制信号和桨叶反转控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种海洋能发电机组的变桨控制系统，其包括至少两个并联的变桨控制轴箱，每个所述变桨控制轴箱的内部安装有PLC系统和伺服驱动器，在每个所述变桨控制轴箱的外部均安装有永磁同步电机；其特征在于：在每个所述变桨控制轴箱的外部还安装有接近开关、限位开关、压力传感器、两位旋钮开关以及三位自复位旋钮开关，其中所述接近开关配置成将桨叶位置到达所述接近开关的信号传输给所述PLC系统，并用于校验桨叶位置，所述限位开关配置成将桨叶位置到达所述限位开关的信号传输给所述PLC系统，并用于限定桨叶到达位置，所述压力传感器配置用于检测轮毂泄漏情况，并将检测到的泄漏压力信号传输给所述PLC系统，所述两位旋钮开关配置用于形成并向所述PLC系统传输变桨控制轴箱进行手动变桨的信号，所述三位自复位旋钮开关配置用于形成并向所述PLC系统传输桨叶正转控制信号和桨叶反转控制信号。2.如权利要求1所述的变桨控制系统，其特征在于：安装有至少两个所述接近开关、至少两个所述限位开关、至少一个所述压力传感器、一个所述两位旋钮开关以及一个所述三位自复位旋钮开关。3.如权利要求1所述的变桨控制系统，其特征在于：所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，每一个所述接近开关的输出端子连接到所述PLC系统的所述DI端子，用作校验桨叶位置的信号。4.如权利要求1所述的变桨控制系统，其特征在于：所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，每一个所述限位开关含有至少一个常开触点和至少一个常闭触点，所述至少一个常开触点中的一个连接到所述PLC系统的所述DI端子，用作所述桨叶位置到达所述限位开关的信号。5.如权利要求1所述的变桨控制系统，其特征在于：所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，所述两位旋钮开关包含至少两个常开触点，所述两个常开触点中的一个连接到所述PLC系统的所述DI端子，作为所述变桨控制轴箱进行手动变桨的信号。6.如权利要求1所述的变桨控制系统，其特征在于：所述PLC系统包含DI端子、DO端子以及AI端子，所述三位自复位旋钮开关的其中一个常开触点连接到所述PLC系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐江丰，马红星，孟权昌，吕占鹏，孙东旭，王振威，吕峰，
申请(专利权)人：固安华电天仁控制设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13