[发明专利]一种无独立控制器的风力发电机组变桨距系统故障保护方法

权利要求书

1.一种无独立控制器的风力发电机组变桨距系统故障保护方法，其特征在于：所述的无独立控制器的风力发电机组变桨距系统的三轴桨叶分别由独立的伺服驱动器控制，三轴桨叶伺服驱动器和风力发电机组主控系统通过CANopen网络建立通讯，实现数据交互；三轴桨叶伺服驱动器采集各自轴状态信息，根据获取的状态信息判断各部件的运行状态，当状态异常时触发故障，并将故障进行归类，设置不同级别故障标志位，上传风力发电机组主控系统；

当任意一轴桨叶伺服驱动器检测到正常顺桨故障时，向风力发电机组主控系统发送一级故障标志位，风力发电机组主控系统检测到该标志位后，向三轴桨叶伺服驱动器发送控制命令，三轴桨叶伺服驱动器控制各自桨叶到达风力发电机组主控系统给定停机位置，完成机组安全保护；当任意一轴桨叶伺服驱动器检测到紧急顺桨故障时，断开自身故障继电器使机组安全链断开，同时向风力发电机组主控系统发送二级故障标志，风力发电机组主控系统接收到紧急顺桨故障标志位后向三轴发送紧急顺桨指令，当其他轴桨叶伺服驱动器检测到机组安全链断开或收到风力发电机组主控系统发送的紧急顺桨指令后控制各自桨叶执行紧急顺桨；当任意一轴桨叶伺服驱动器检测到停机故障时，断开自身故障继电器，使机组安全链断开，同时向风力发电机组主控系统发送停机故障标志位，风力发电主控系统接收到故障标志位后向该故障轴桨叶伺服驱动器发送故障复位指令，向其他两轴桨叶伺服驱动器发送紧急顺桨指令，当故障复位后该故障轴桨叶驱动器执行紧急顺桨，若无法复位时该轴桨叶抱闸停机；当其他轴桨叶伺服驱动器检测到机组安全链断开或收到风力发电机组主控系统发送的紧急顺桨指令后控制各自桨叶执行紧急顺桨。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组变桨距系统故障保护方法，其特征在于：所述的正常顺桨故障、紧急顺桨故障、停机故障发生时的控制策略如下：

正常顺桨故障：风力发电机组主控系统通过CANopen网络向无独立控制器变桨距系统各轴桨叶伺服驱动器发送目标角度，各轴桨叶伺服驱动器根据目标角度和实际桨距角执行位置闭环PID控制桨叶电机，使桨叶到达风力发电机组主控系统给定停机位置，完成机组故障保护；

紧急顺桨故障：无独立控制器变桨距系统桨叶伺服驱动器通过CANopen向风力发电机组主控系统发送二级故障标志位，并断开自身故障继电器使机组安全链断开，使其他两轴也进入到紧急顺桨模式，该模式下各轴桨叶伺服驱动器进一步检测电机编码器状态而选择不同的控制模式：

当电机编码器故障时，选择速度开环控制模式；当电机编码器无故障时，选择速度闭环控制模式；

停机故障：

1)桨叶伺服驱动器故障：伺服驱动器内部检测，报出故障码；桨叶伺服驱动器通过CANopen网络向风力发电机组主控系统发送故障码风力发电机组主控系统向故障桨叶伺服驱动器发送故障复位指令，向其他非故障轴桨叶伺服驱动器发送紧急顺桨指令；

2)电机超速故障：当桨叶电机运行速度超过设定最大速度的1.2倍时，触发电机超速故障；桨叶伺服驱动器通过CANopen网络向风力发电机组主控系统发送电机超速标志位，风力发电机组主控系统向电机超速轴桨叶伺服驱动器发送指令，控制该轴桨叶电机立刻抱闸停机，同时向其他非故障轴桨叶伺服驱动器发送紧急顺桨指令。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组变桨距系统故障保护方法，其特征在于：所述的速度闭环控制时采用恒速率控制；速度开环控制时采用加速度启动，当电机实际速度达到设定值后，恒速率运行。

4.根据权利要求2所述的风力发电机组变桨距系统故障保护方法，其特征在于：所述的故障复位指令发送方法如下：

风力发电机组主控系统检测到桨叶伺服驱动器故障时刻起每隔2s产生一个100ms的脉冲作为故障复位信号，并用脉冲上升沿触发计数器计数，故障被复位时停止复位，故障轴桨叶驱动器执行紧急顺桨，当故障复位次数大于5次故障仍存在时控制电机抱闸停机。