变桨距控制系统培训

1、1.5MW1.5MW风电机组变桨系统（风电机组变桨系统（MOOGMOOG）国电风电设备调试所国电风电设备调试所2010.072010.07国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所2主要内容主要内容一、变桨系统基本原理介绍一、变桨系统基本原理介绍二、变桨系统整体结构组成二、变桨系统整体结构组成三、电气原理讲解三、电气原理讲解四、重要元器件介绍四、重要元器件介绍五、现场调试介绍（调试手册）五、现场调试介绍（调试手册）六、常见故障讲解六、常见故障讲解国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所3一、变桨系统基本原理介

2、绍一、变桨系统基本原理介绍 变桨系统桨距的调节方法为： 当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到50，当叶轮转速达到1.5rpm时，再调节到0，使叶轮具有最大的起动力矩，直到风力机组达到额定转速并网发电； 在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0位置不变，不作任何调节； 当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使发电机的输出功率保持在额定功率。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所4顺桨停机保护顺桨停机保护 变桨系统不仅实现

3、风机启动和运行时的桨距调节，还实现了风力发电机组的刹车系统。 在正常停机和快速停机的情况下，变桨系统将叶片变桨到89，使叶轮逐渐停转。 在三级故障或安全链断开的情况下，在变桨系统的帮助下进行紧急停机，每一个叶片分别由各自的蓄电池控制完成顺桨操作，即使叶片碰到91限位开关，利用叶片的气动刹车，起到安全保护作用。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所5二、变桨系统整体结构组成二、变桨系统整体结构组成 MOOG公司风力发电机组的变桨系统采用最先进电动变桨控制，提高了系统的可靠性，降低了维护成本。变桨的控制系统由七个柜体组成：三个轴柜，三个蓄电池柜和一个主

4、控柜，他们不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，而且能够在事故情况下担负起安全保护作用，完成叶片顺桨操作，同时还完成故障诊断、状态监测、故障状态下的安全复位功能、雷电保护控制、电池管理功能等，确保了系统的高可靠性。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所6变桨系统结构原理图变桨系统结构原理图国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所7三、电气原理讲解三、电气原理讲解1、供电回路、供电回路2、PLC及通讯回路及通讯回路3、安全链回路、安全链回路4、变桨回路、变桨回路5、其它重要电气回路、其它重要电气回路国电联合动

5、力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所81 1、供电回路、供电回路充电器充电器AC500AC500轴柜：变桨电机加热器轴柜：变桨电机加热器/ /风扇风扇轴柜：变桨驱动器轴柜：变桨驱动器pitchmasterpitchmaster滑环滑环- -轮毂轮毂400V400V国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所9充电器充电器AC500AC500电池柜：电池电池柜：电池轴柜：直流回路轴柜：直流回路为紧急顺桨蓄电池充电；为紧急顺桨蓄电池充电；为主控柜与轴柜提供为主控柜与轴柜提供230V230V直流电压直流电压400V400V

6、主电单向主电单向/N/N24V24V电源模块电源模块（3 3号号AC500AC500供电）供电）电压检测单元供电电压检测单元供电故障诊断故障诊断-PLC-PLC输入卡件输入卡件国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所10直流回路直流回路AC500AC500输出与蓄电池之间的电路：为电池柜提供直流输出与蓄电池之间的电路：为电池柜提供直流230V230V电源电源变桨回路接触器变桨回路接触器提供直流电提供直流电主控柜：主控柜：AC500AC500输出输出230V230V直流直流电池柜：蓄电池电池柜：蓄电池变桨电机变桨电机紧急顺桨作用紧急顺桨作用Pitchm

7、asterPitchmaster直流母线直流母线国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所11电池模块电池模块 风机出现故障时为变桨电机提供备用电源进行紧急顺桨。 每节蓄电池12V，一组6块，每个电池柜有3组共18块。总电压约为216V。轴柜：直流回路轴柜：直流回路国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所12温控继电器、温控继电器、24V24V电源模块电源模块温控继电器温控继电器温度超过温度超过0 0度启动度启动400V400V主电单向主电单向/N/N轴柜：提供轴柜：提供24V24V电源电源变桨变桨PLCPL

8、C3 3号号AC500AC500国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所132 2、变桨、变桨PLCPLC及通讯回路及通讯回路24V24V电源模块电源模块输入输出模块输入输出模块7 7片片EL1008EL10082 2片片EL2008EL2008三个轴的三个轴的pitchmasterpitchmasterCanCan通讯模块通讯模块滑环滑环- -轮毂轮毂ProfibusProfibus通讯电缆通讯电缆国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所14CANCAN通讯通讯CanCan通讯模块通讯模块67516751

9、pitchmasterpitchmasterCanCan通讯模块通讯模块国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所153 3、安全链回路、安全链回路复位信号复位信号15S15S变桨安全链变桨安全链返回信号返回信号安全链闭合安全链闭合输出信号输出信号- -变桨变桨机舱柜机舱柜KL1904KL1904模块模块国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所16机舱机舱- -滑环滑环24V24V信号线信号线国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所17变桨内部安全链变桨内部安全链.

10、jpg轴柜轴柜:Pitchmaster:Pitchmaster正常正常轴柜轴柜: :安全链闭合接触器安全链闭合接触器国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所184 4、变桨回路、变桨回路直流回路直流回路主控柜：主电主控柜：主电400V400V变桨电机变桨电机分流电阻分流电阻国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所19正常变桨正常变桨AC500AC500输出直流电输出直流电变桨旁路变桨旁路PitchmasterPitchmaster电子刹车电子刹车安全链回路安全链回路电池动作电池动作正常变桨正常变桨Pitch

11、master:ENPOPitchmaster:ENPO9696限位限位变桨电机：变桨电机：电子刹车电子刹车Pitchmaster:Pitchmaster:主电断主电断, ,维持一段时间维持一段时间电池电池-Pitchmaster-Pitchmaster国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所20紧急顺桨紧急顺桨9191限位开关限位开关9696限位开关限位开关紧急顺桨紧急顺桨国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所21低电压穿越低电压穿越电池柜：蓄电池电池柜：蓄电池直流母线直流母线500V500VPitchm

12、asterPitchmaster国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所22手动变桨手动变桨选轴选轴控制开顺桨控制开顺桨国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所23变桨旁路及电池动作信号变桨旁路及电池动作信号轴三轴三: :紧急顺桨紧急顺桨允许旁路允许旁路旁路反馈旁路反馈PLCPLC旁路接触器旁路接触器国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所245 5、其它重要电气回路、其它重要电气回路驱动器驱动器pitchmasterpitchmaster轴柜、电池柜轴柜、电池柜

13、和轮毂温度和轮毂温度PitchmasterPitchmaster驱动变桨电机驱动变桨电机紧急顺桨紧急顺桨结束信号结束信号释放电释放电子刹车子刹车主电断主电断, ,维维持一段时间持一段时间驱动风扇驱动风扇安全链安全链: :驱动器正常驱动器正常国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所25驱动器驱动器pitchmasterpitchmasterCanCan通讯模块通讯模块EL6751EL6751制动电阻制动电阻直流母线直流母线国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所26温度测量单元温度测量单元Pitchmaste

14、rPitchmasterX2:3X2:3、4 4PitchmasterPitchmasterX2:5X2:5、6 6温度变送器温度变送器采集转换采集转换5 5秒吸合一次秒吸合一次采集轴三采集轴三和轮毂温度和轮毂温度只有轴三有只有轴三有国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所27电压检测模块电压检测模块主控柜：主控柜：400V400V主电单向供电主电单向供电电池柜电池柜: :蓄电池蓄电池正常范围：正常范围：有有24V24V输出输出210V265V265V主控柜：主控柜：24V24V电源模块电源模块直流回路直流回路供供230V230V直流电直流电国电联合

15、动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所28四、重要元器件介绍四、重要元器件介绍1 1、驱动器、驱动器pitchmasterpitchmaster 主要功能：主要功能： 1 1、采集编码器值、采集编码器值、温度等信号传给变桨温度等信号传给变桨主控；主控； 2 2、接收主控给出的、接收主控给出的变桨命令，根据变桨变桨命令，根据变桨目标及速度给定值调目标及速度给定值调节输出电压，驱动变节输出电压，驱动变桨电机进行变桨；桨电机进行变桨；国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所29状态指示灯状态指示灯国电联合动力技术有限公

16、司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所30外部接线外部接线X1：400V供电供电X2：输入输出：输入输出I/O点点X3：电机温度：电机温度KTYX4：RS232接口接口X5：Can通讯通讯X6：电机编码器：电机编码器X7：冗余编码器：冗余编码器X8：预留扩展模块：预留扩展模块X9：电子刹车：电子刹车X21：输出，直流母线，：输出，直流母线， 制动电阻制动电阻S1：Can总线地址选择开关总线地址选择开关国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所31功率端子接线功率端子接线X1X21国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国

17、电风电设备调试所国电风电设备调试所32控制及信号端子接线控制及信号端子接线X5、X6、X7 X3、X9、X2、X4国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所33PitchmasterPitchmaster内部电路内部电路国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所342 2、充电器、充电器AC500AC500 主要功能：为蓄电池充电；主要功能：为蓄电池充电； 为主控柜及轴柜提供为主控柜及轴柜提供230V230V直流电；直流电； Input voltage: 230VAC Input voltage: 230VAC

18、；Output voltage: 215-242VDC Output voltage: 215-242VDC （根据电池温度调节输出，把电池温度控制在（根据电池温度调节输出，把电池温度控制在2020度）度）国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所35外部接线外部接线X1X1：230V Power Supply230V Power SupplyX2X2：Output- or Charging Output- or Charging VoltageVoltageX16X16：Signal connectionsSignal connectionsX17X

19、17：Temperature sensorTemperature sensorX18X18：Remote OFFRemote OFF国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所36故障诊断故障诊断Relay1：bit 0Relay2：bit 1国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所37五、现场调试介绍五、现场调试介绍1、变桨调试准备、变桨调试准备2、轮毂内紧急顺桨和手动变桨轮毂内紧急顺桨和手动变桨3、叶片编码器读数校零叶片编码器读数校零4、机舱手动变桨测试机舱手动变桨测试5、自动变桨测试自动变桨测试详见风电机

20、组调试大纲变桨单独测试部分国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所38六、常见故障讲解六、常见故障讲解1 1、复位桨叶不动作、复位桨叶不动作 复位后，电机抱闸不能打开，某个桨叶或几个桨叶不动复位后，电机抱闸不能打开，某个桨叶或几个桨叶不动作作, ,剩下桨叶正常运转剩下桨叶正常运转查看查看PMPM（PitchMasterPitchMaster） ENPO ENPO信号灯是否正常信号灯是否正常正常正常无法变桨无法变桨国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所39 如果有如果有ENPOENPO信号检查电子刹车回路，

21、如没有信号检查电子刹车回路，如没有ENPOENPO信号信号，检查，检查6K46K4是否吸合，没有吸合检查是否吸合，没有吸合检查6K46K4接触器回路。接触器回路。电子刹车电子刹车国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所40 复位后某桨叶无法动作复位后某桨叶无法动作，PMPM状态灯正常、电子状态灯正常、电子刹车打开，但主控无任刹车打开，但主控无任何故障显示。何故障显示。1 1、首先测、首先测PMPM输入电压输入电压2 2、给变桨动作指令时测量、给变桨动作指令时测量PMPM输出端输出端U,WU,W电压电压3 3、6K36K3是否吸合，下口有无是否吸合，下

22、口有无电压电压4 4、检测换向二极管好坏（、检测换向二极管好坏（单个正向导通单个正向导通0.4V,0.4V,反向反向不通）不通）5 5、检查直流电是否已供到、检查直流电是否已供到变桨电机变桨电机国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所412 2、pitchmasterpitchmaster故障故障error_pitch_warning_voltag_error_pitch_warning_voltag_dc_too_low_1/2/3dc_too_low_1/2/3报出数字几检查轴几的报出数字几检查轴几的PitchmasterPitchmaster1

23、 1）整流桥烧毁：测量直流母线）整流桥烧毁：测量直流母线ZK+ZK+与与ZK-ZK-之间是否有之间是否有510V510V以上直流以上直流电压，如不到电压，如不到510V510V需检查整流桥需检查整流桥，正常，正常ZK-ZK-分别对分别对L1,L2,L3L1,L2,L3三端三端子的电压子的电压约约为为0.4V0.4V，ZK+ZK+分别对分别对L1,L2,L3L1,L2,L3三端子的电压三端子的电压约约为为1.1V1.1V；（整流桥烧毁一般伴随主控柜；（整流桥烧毁一般伴随主控柜400V400V主电的主电的1F11F1、1F21F2、1F31F3空开空开跳闸）跳闸）2 2）电压传感器故障：如测量直流

24、母）电压传感器故障：如测量直流母线电压高于线电压高于520V520V则说明内部电压则说明内部电压传感器已坏。传感器已坏。此故障需更换此故障需更换PitchmasterPitchmaster国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所42error_pitch_error_can_node_1/2/3error_pitch_error_can_node_1/2/31 1）报数字几检查轴几的）报数字几检查轴几的PMPM上上X5X5插头，正常插头处插头，正常插头处2 2、7 7口之间应有口之间应有6060欧电阻，欧电阻，6 6、9 9口应有口应有24V24V直

25、流电压。直流电压。PMPM上上24V+24V+输入口输入口9 9口是否口是否对地短对地短路，如对地短路需更换此路，如对地短路需更换此PitchmasterPitchmaster。2 2）如）如can_node_1can_node_1、2 2、3 3同时报出，需检查两终端电阻，如电阻没同时报出，需检查两终端电阻，如电阻没问题可能是通讯模块问题可能是通讯模块EL6751EL6751故障。故障。国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所43pitch_conv_overcurrent_conv_error_sys_1/2/3pitch_conv_overcu

26、rrent_conv_error_sys_1/2/3驱动器过流（超过驱动器过流（超过80A80A）检查驱动器检查驱动器IGBTIGBT模块是否损坏模块是否损坏error_pitch_inside_fi_temperature_1/2/3error_pitch_inside_fi_temperature_1/2/3驱动器内部温度超限（正常驱动器内部温度超限（正常0 0 -80-80）error_pitch_conv_overtemperature_heatsink_error_syserror_pitch_conv_overtemperature_heatsink_error_sys 1/2/3

27、1/2/3驱动器散热片温度超限（正常驱动器散热片温度超限（正常0 0 -100-100）检查驱动器风扇是否卡主，如无法正常工作需更换检查驱动器风扇是否卡主，如无法正常工作需更换PitchmasterPitchmaster国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所44error_pitch_battery_charger_error_bit0(1)_sys_1/2/3error_pitch_battery_charger_error_bit0(1)_sys_1/2/3 bit0 bit0：sys_sys_数字几检查对应的充电器，此故障为输出欠压、过压数字

28、几检查对应的充电器，此故障为输出欠压、过压或短路。或短路。 拔去充电器上拔去充电器上X2X2端子充电器的输出是否为直流端子充电器的输出是否为直流230V,230V,如果输如果输出没问题测量插头上电池电压是否过低。出没问题测量插头上电池电压是否过低。3 3、AC500AC500故障故障国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电风电设备调试所国电风电设备调试所45 bit1 bit1：sys_sys_数字几检查对应的充电器，此故障为输入欠压、过数字几检查对应的充电器，此故障为输入欠压、过压或电池温度传感器故障。压或电池温度传感器故障。 测量充电器的输出端子是否测量充电器的输出端子是否X1

29、:L/NX1:L/N是否有是否有230V230V交流电压；交流电压； 检查主控柜侧面对应的检查主控柜侧面对应的B B线插头线插头 检查没有问题检查没有问题需动作充电器供电需动作充电器供电开关对此故障进行开关对此故障进行硬件复位；硬件复位； 如果伴随供电如果伴随供电空开跳闸报出下面空开跳闸报出下面故障则需更换故障则需更换AC500;AC500;pitch_battery_charger_circuit_pitch_battery_charger_circuit_breaker_tripped_1/2/3breaker_tripped_1/2/3国电联合动力技术有限公司国电联合动力技术有限公司国电

30、风电设备调试所国电风电设备调试所464 4、变桨通讯故障、变桨通讯故障error_pitch_error_profibuserror_pitch_error_profibus机舱机舱- -轮毂通讯中断轮毂通讯中断400ms400ms报此故障报此故障1 1）可以复位：）可以复位： 此故障可以复位说明线路没有问题，可能是由于滑环过脏此故障可以复位说明线路没有问题，可能是由于滑环过脏影响通讯质量，清洗滑环；影响通讯质量，清洗滑环； 如滑环没有问题检查如滑环没有问题检查2222号站号站DPDP头屏蔽线及轮毂内头屏蔽线及轮毂内profibusprofibus屏蔽线的接线质量。屏蔽线的接线质量。2 2）无法复位：）无法复位： 测量测量2222号站号站DPDP头头3 3、8 8针有无针有无110110欧电阻，该测量需把机舱柜欧电阻，该测量需把机舱柜所有所有DPDP头拔出（切断头拔出（切断5V5V供电），断开轮毂供电），断开轮毂PLCPLC供电；供电； 如电阻没有问题可能是变桨主控柜内如电阻没有问题可能是变桨主控柜内EL6731EL6731故障；故障； 如为如为110110欧电阻