双馈风力发电机组控制系统ppt课件

1、华创双馈风力发电机组 控制策略,2014年10月,课件声明 本培训课件仅用于华创风力发电机组基础培训使用，培训课件中所涉及到的具体参数，不作为机组的真实数据标准使用，仅作为指导性参考文件使用。机组所使用的参数以调试完成后，确定的具体参数为准,概述,安全链分系统 偏航分系统 刹车分系统 液压分系统 齿轮箱分系统 转子分系统 发电机分系统 发电转距控制分系统 变频器分系统,变桨分系统 变桨角度控制分系统 风向检测分系统 风速检测分系统 机舱分系统 环境温度检测分系统 飞行警示灯分系统 防雷分系统 UPS,发电机组控制策略,风机控制系统通过控制对象来实现对于硬件的控制,控制硬件概念,在硬件方面其必须

2、能够承受40C以下的低温；能够保证失效安全；还要保证可以抵御雷击的能力。 有适当的加热装置，当系统长时间停电情况下，在电力恢复后能够使控制柜内温度恢复到0C以上。 风机生存温度：-42C +50C ； 风机运行温度：-30C +40C,发电机组控制策略,硬件参数选择,在机舱温度高时要考虑温度冷却控制，保证机舱有良好的通风；控制柜内有良好的通风，使系统能够正常的散热。 所有设备都必须满足环境温度变化的要求，有足够的加热及通风设备,发电机组控制策略,硬件参数选择,各部件加热及通风指标,发电机组控制策略,硬件参数选择,温度检测元件 温度检测采用PT100，采集温度信号，通过模数转换输入控制器。 在电

3、池柜及变桨柜及变频器柜中有设置温度控制开关，由温度控制开关控制柜内温度加热及通风冷却,发电机组控制策略,硬件参数选择,风向检测 系统选用2个相同型号的风向检测仪互为备份,发电机组控制策略,硬件参数选择,风速检测 系统选用2个相同型号的风速检测仪互为备份,发电机组控制策略,硬件参数选择,高速计数速度检测 高速计数速度检测用来检测低速轴即转子转速、高速轴转速及发电机转速。 转速检测采用电感式接近开关。由控制器高速计数端采集频率变化,发电机组控制策略,硬件参数选择,高速计数速度检测 速度检测开关输出串入安全链回路中,发电机组控制策略,硬件参数选择,在变速箱底部及液压站油箱内设置液位开关，当油位达到低

4、限位时，开关动作，控制系统感知液位低，报警/停机,发电机组控制策略,硬件参数选择,压力检测主要检测变速箱润滑油压力信号及液压站压力信号，压力检测分两种： 开关量检测 连续量检测,发电机组控制策略,硬件参数选择,偏航位置检测采用2个电感式接近开关进行检测格雷码。控制器对格雷码解码计算偏航角度及偏航方向,发电机组控制策略,硬件参数选择,刹车片磨损及动作检测 高速刹车安装刹车片磨损开关，开关采用机械式防误动检测开关 反馈刹车片动作状态,发电机组控制策略,硬件参数选择,偏航扭缆 扭缆开关检测机舱因对风与原始安装旋转的角度 当角度大于设定值（如720）时切断电机此方向旋转控制线路，同时在这种情况下要手动

5、解缆。 为保证定位精度，在通过机械中点时触点变化（NO-NC)，使系统可以自动校正角度,发电机组控制策略,硬件参数选择,发电机组控制策略,硬件参数选择,电力测量单元 在塔底柜中有电源测量装置。测量电网电压及电流。 电压测量采用变压器将690V降至低压电，输入控制器电量测量模块； 电流测量采用电流互感器转换后输入控制器电量测量模块； 电流互感器及电压变压装置需要校准并达到1精度要求,发电机组控制策略,硬件参数选择,控制回路主要控制 电动机 电磁阀 电加热装置等,发电机组控制策略,硬件参数选择,发电机并网开关及保护 发电机定子并网开关主要技术参数,发电机组控制策略,硬件参数选择,发电机并网开关及保

6、护 发电机定子保护开关采用3段电子式保护开关,发电机组控制策略,硬件参数选择,变流器保护 变流器保护采用变频器厂家推荐的快速熔断保险丝，主要技术参数如下,发电机组控制策略,硬件参数选择,机舱控制柜塔底供电 对机舱控制柜供电采用保险丝及开关两级保护，保险丝为短路保护而开关为过载保护。 短路保护保险丝参数,发电机组控制策略,硬件参数选择,机舱控制柜塔底供电 过载保护开关参数,发电机组控制策略,硬件参数选择,电动机开关及保护 电动机保护采用热磁断路器保护。需要符合IEC/EN 60947-2标准的要求，选择参数如下,发电机组控制策略,硬件参数选择,电动机开关及保护 电动机接触器选择具有防尘功能即IP

7、防护等级在40以上的产品。具体参数如下,发电机组控制策略,硬件参数选择,防雷保护 IEC61024-1 防雷电保护结构及其基本原理 IEC 61400-24风力发电机系统 IEC 61024-1-1和IEC 61024-1-2 防雷电保护结构的基本原理、保护等级的选择、雷电保护设计和安装 GB50057-1994(2000年版)建筑物防雷设计规范 中国船级社风力发电机组设计规范中防雷系统设计规范内容,发电机组控制策略,硬件参数选择,防雷保护 按照IEC 62305-4，防雷分区如下： 每台机组配有独立的接地系统，接地电阻最小值不低于4,发电机组控制策略,硬件参数选择,发电机组控制策略,BSZ0

8、,BSZ1,BSZ2,BSZ1,BSZ2,BSZ1,BSZ0,控制软件说明,运行信息显示 系统状态：显示当前系统工作状态；正常、警告、停止 运行状态：当前设备运行状态； 状态时间累计值：通过上升/下降计数的形式显示状态时间值。当时间值为零时，状态发生切换,发电机组控制策略,控制软件说明,运行信息显示 偏航状态：停止中、停止、启动顺时针偏航、顺时针偏航、动逆时针偏航、逆时针偏航 风速：显示选择的风速仪测量值； 30s风向平均值：显示选择的风向仪的30s平均值； 发电机转速：显示选择的发电机转速,发电机组控制策略,控制软件说明,运行信息显示 变桨速度值：显示3个桨叶的平均变桨速度； 转矩给定值：显

9、示当前转矩给定值 功率：显示电网端功率值 偏航程序：显示当前偏航程序,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态 主控系统通过状态控制对风力发电机的运行状态进行控制。 风力发电机的运行状态包括系统刹车、启动、自检、空转、并网及发电等,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态 主控系统有4种预定义的刹车程序 刹车程序 50：正常刹车 刹车程序 99：电网故障 刹车程序 199：紧急停止/安全链动作 刹车程序 200：电网故障+紧急停止/安全链故障,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态 若有多个刹车程序存在时，按下列原则选择刹车程序： 具有高刹车号的故障码有高优先级 在刹车过程中刹车号只能升高不

10、能降低 在刹车过程中若出现复位，刹车程序在没有完成之前不停止刹车,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态 当系统处于刹车控制状态下时，可以由下列方式进行复位： 若故障码是设置为自动复位方式时，刹车程序自动复位。 用户通过操作界面进行复位 通过远程操作界面复位,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨限制表 在设置变桨限制表参数可以提高风机的安全性,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨速度限制表 在设置参数时用户还必须对变桨速度参数表进行设置,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态,发电机组控制策略,控制软件说明,启动状态 当风机脱离任何一个刹车状态或服务状态时，可以进入启动状态。启动状态必须符

11、合下列条件： 没有故障码存在（刹车程序号 50); 桨叶在停机位置 *Stopped pos. xx.x； 没有设置服务开关并且远程维护开关是关闭的。（*Remote Service: x = 0,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机组控制策略,维护 在脱离4个刹车状态的任何一个状态都可以进入服务状态。进入服务状态条件： 没有故障码存在（刹车程序号 50); 桨叶在停机位置 *Stopped pos. xx.x； 设置服务开关或远程维护开关是关闭的。（*Remote Service: x = 1,控制软件说明,在维护状态下，风机可以进行手动操作,发电机组控制策

12、略,控制软件说明,对风,发电机组控制策略,控制软件说明,自检 从对风状态可以进入自检状态，自检状态有6个分状态,发电机组控制策略,控制软件说明,自检运行判断 在进入自检前要先检查是否需要运行自检查,发电机组控制策略,控制软件说明,检测1MDS电池检测1（电压,发电机组控制策略,控制软件说明,检测2MDS电池检测2（电池驱动变桨,发电机组控制策略,控制软件说明,检测3变桨速度检测,发电机组控制策略,控制软件说明,自检检测 4 检验变桨定位精度是否在规定的范围内,发电机组控制策略,控制软件说明,检测5刹车检测,发电机组控制策略,控制软件说明,跳过自检,发电机组控制策略,控制软件说明,初始化空转,发

13、电机组控制策略,控制软件说明,并网转速空转,发电机组控制策略,控制软件说明,并网,发电机组控制策略,控制软件说明,发电运行,发电机组控制策略,控制软件说明,不脱网空转,发电机组控制策略,控制软件说明,转距表变换,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨维护试验,发电机组控制策略,控制软件说明,电池测试,发电机组控制策略,控制软件说明,偏航,发电机组控制策略,控制软件说明,自动对风状态图,发电机组控制策略,控制软件说明,自动解缆状态图 当风机运行与自动模式下，若下列 条件满足，故障码715触发。并进 行自动解缆： 电缆扭缆角度大于参数*Rewind low power xxxx并且发电功率低于 10

14、% * Rated power xxx.x kW, 故 障码250没有激活； 电缆扭缆角度大于参数 *Rewind xxxx,发电机组控制策略,控制软件说明,自动解缆步序,发电机组控制策略,控制软件说明,手动偏航状态图,发电机组控制策略,控制软件说明,偏航程序,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序50 在刹车程序50激活时，刹车程序按如下步骤执行 保持安全链闭合 高速轴刹车保持释放 对变桨系统采用下列动作 在0kW情况下发电机拖网,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序99 在刹车程序99激活时，刹车程序按如下步骤执行 保持安全链闭合 高速轴刹车

15、保持释放 对变桨系统采用下列动作 发电机立即脱网,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序199 安全链断开 高速轴刹车在转速低于*(G) Brake close high torque xxxx rpm转速时刹车 对变桨系统采用下列动作 发电机在0kW时脱网,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序200 安全链断开 高速轴刹车在转速低于*(G) Brake close high torque xxxx rpm转速时刹车 对变桨系统采用下列动作 发电机立即脱网,发电机组控制策略,控制软件说明,液压泵连锁 当有下列情况出现时，液压泵禁止启动： UPS电源电池电压低(Status Code 41

16、) 液压站油位低(Status Code 1201)； 在参数*(H) (P) time max. xxx.x s时间内没有建立起足够的压力(Status Code 1213) 泵保护开关跳闸 电网重复故障,发电机组控制策略,控制软件说明,液压泵连锁 当有下列情况出现时，液压泵禁止启动： 电网1相或多相电压低于50%额定值 电网相角超差 电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s 电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s 频率超上限 频率超下限,发电机组控制策略,控制软件说明,齿轮箱 除出现下列条件，油泵总是运转的。 电网重复故障 电网1相或多相电压低于50%额定值 电

17、网相角超差 电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s 电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s 频率超上限/下限 安全链断开,发电机组控制策略,控制软件说明,齿轮箱 齿轮箱有3个PT100进行温度检测： 齿轮油温 高速端轴承温度 低速端轴承温度,发电机组控制策略,控制软件说明,齿轮箱 在下列情况下，齿轮油冷却风扇连锁： 电网重复故障 电网1相或多相电压低于50%额定值 电网相角超差 电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s 电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s 频率超上限 频率超下限 安全链断开,发电机组控制策略,控制软件说明,齿轮箱 出

18、现下列情况将连锁齿轮箱加热器： 电网重复故障 电网1相或多相电压低于50%额定值 电网相角超差 电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s 电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s 频率超上限/下限 安全链断开,发电机组控制策略,控制软件说明,低速轴转子 低速轴转子速度测量由安装在轴承侧的接近开关检测 此信号还连接到WP2035超速检测装置 开关发12个脉冲/每转 超速开关检测到低速轴转子速度超过设定值时将断开安全链 低速轴转子轴承处安装 PT100检测轴承温度,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机 发电机转速由接近开关 来检测发电机的转速 此信号还连接到WP2035

19、 超速检测装置 开关发2个脉冲/每转 超速开关检测到发电机速度超过设定值时将断开安全链 在发电机上安装有5个PT100，分别检测3相线圈的温度及驱动端和非驱动端轴承的温度,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机 若有下列情况存在将连锁加热器输出： 电网重复故障 电网1相或多相电压低于50%额定值 电网相角超差 电压高并超过延时 电压低并超过延时 频率超上限/下限 安全链断开 所有温度控制没有使能,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机 在下列情况下，风扇启动将被连锁： 电网重复故障 电网1相或多相电压低于50%额定值 电网相角超差 电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s 电压低

20、并超过延时 *Min volt xxx.x s 频率超上限/下限 安全链断开 所有温度控制没有使能,发电机组控制策略,控制软件说明,塔筒共振时间 为保证风机不在共振频率下长时间运转，设置共振时间规避控制需要设置3个参数： 共振转速下限 *T. resonance xxx rpm 共振转速上限 *T. resonance xxx rpm 共振转速最大时间 *resonance Max. xx s 设置状态码205，风机停止。30s后重新启动并检查风速,发电机组控制策略,控制软件说明,变流器 变流器通过CanOpen与主控系统进行通讯。 主控系统至变流器 控制字 转矩给定值 功率因数给定值,发电机

21、组控制策略,控制软件说明,变流器 变流器至主控系统 CCU状态字 实际速度 实际有功功率 主电压 实际IGBT温度,发电机组控制策略,CCU错误字 实际转矩 实际无功功率 线电流,控制软件说明,变流器 变流器至主控系统 在CCU状态字中包含信号如下： RDYON变频器就绪，可以上电。 RDYRUN转速在工作范围内，可以运行 RDYREF完成并网，可以进行给定 主控系统根据状态字了解变流器的工作状态，发出控制指令,发电机组控制策略,控制软件说明,电网 电网监视对象检测3相电网的参数并进行计算。存储检测及计算的结果以便形成电压曲线和电流曲线,发电机组控制策略,控制软件说明,电网 若出现下列情况，视

22、为电网故障并产生不同的状态码： 电网重复故障 状态码100 电网1相或多相电压低于50%额定值状态码 102 电网相角超差 状态码 103 电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s 状态码 110 电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s 状态码 111,发电机组控制策略,控制软件说明,电网 若出现下列情况，视为电网故障并产生不同的状态码： 频率超上限 状态码 120 频率超下限 状态码 121 相间120差超差状态码 130 危险频率 状态码 134,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器 变桨控制器是风机控制器的标准对象。其功能是通过PI调节器调节变桨角度实现发电机转速控制。 凹波器的凹波作用是PI控制器得到的反馈速度小于真实速度，这样控制器就会继续加速从而躲开共振频率,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器 变桨控制器模式由程序确定。通常情况下，控制器可以工作在下列模式中： AUTO: 由程序设置速度给定值，PI控制器自动调节发电机转速。 MANUAL: 由运行程序设置给定值，变桨控制器处于手动运行模式。 ESTOP: 紧急停止风机,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器运行状态 主控系统可以指定MDS的运行模式，有下列5种运行模式： 安全速度模式 运行模式 维护模式 电池测试1模式 电池测试2模式,发电机组控制策略