LUST变桨系统原理介绍

1、LUST变桨系统原理介绍金风1.5MW机组变桨系统天源科创范瑞建目录一、结构简介二、内部通讯系统三、工作模式介绍四、安全链系统五、主要器件介绍一结构简介LUST变桨系统是一个以变桨位置为控制目标的伺服系统。它接收的控制命令只有：变桨位置、变桨速度、复位、急停以及heartbeat这5个信号；系统内部状态信号也通过总线传送给主控。 LUST变桨系统原理结构图结构图讲解三相动力电源、DP总线及安全链信号分别通过A1、B1、C1引入第一个变桨柜，并通过A2、B2、C2引入下一变桨柜。电网电源正常情况下，伺服驱动器PITCHMASTER直接驱动电机、2G3为辅助电路提供24V电源；电网掉电情况下，挂在

2、PITCHMASTER直流母线上的超级电容投入工作，驱动电机运转，并通过2G2继续为辅助电路供电，完成顺桨。结构图讲解主旋转编码器E1反馈位置信息；旋转编码器E2与E1进行冗余比较；-4及94限位开关串入PITCHMASTER使能信号，作为PITCHMASTER失控的最后一道保护；旋转编码器损坏时会触发91限位开关。 二内部的通讯系统1#柜中的6A3(EL6731)是变桨系统内部主站（Profibus-Master），变桨系统内部有：3个Pitchmaster、3个冗余旋编（E1、E2、E3）、2个倍福模块BK3150。主站6A3综合各个子站的信息，并把这些信息通过倍福PLC（CX9000）交

3、换给6A2（EL6731-0010），由6A2与主控交换信息。 变桨DP通讯图nPitchMaster地址为41、42、43，实物中设定为十六进制位29、2A、2B；nBK3150共两个，地址为52、53；n冗余旋编地址为61、62、63三工作模式介绍变桨系统共分为种状态模式模式0：待机模式。该模式下表明变桨系统PitchMaster准备就绪、外围传感器状态正常、驱动与执行器正常待机。模式1：变桨模式。该模式下，变桨系统将通过Profibus DP总线接收来自主控的变桨指令。并根据给定的位置、速度值驱动变桨电机，直至到达位置目标值。模式2；急停模式1。该模式执行过程采用闭环急停控制。模式2中，

4、变桨速度为7/s，停机位置87.5。该模式在如下条件成立时执行：主控通过Profibus DP总线给定紧急停机命令或系统安全链故障。模式3：急停模式2。该模式执行过程采用开环控制，当变桨系统发生主旋转编码器或变桨变频器电源故障时，系统将启用该模式，以最快10 /s的变桨速度顺桨，直至撞到91限位开关。模式4：维护模式。在该模式下可以分别对各桨叶进行手动变桨。 变桨速度为1/s。工作模式之间的切换四 安全链系统经过滑环进入1号变桨柜的安全链信号有3根线：1号与3号线是进入变桨柜的信号，2号线是由变桨反馈给主控的信号。当各柜子主断路器1F1闭合、PitchMaster自检正常信号（OSD04触点闭

5、合）以及1#柜的8K9吸合，变桨会向主控反馈一个高电平，表明内部安全链正常。8K9只存在于1#柜，它由PLC控制，只有变桨内部无故障，才会吸合，吸合后1K1得电，将安全链OK的信号反馈给PitchMaster。变桨安全链结构图五 主要器件介绍1.伺服驱动器PitchMaster2.变桨电机3.备用电池4.蓄电池充电器（AC500）5.倍福模块6.限位开关7.旋转编码器1.伺服驱动器PitchMastern型号：CDE54.070D, n输入电压：3400VAC+PE，n额定电流54A/AC，n最大电流144A/AC。nPitchMaster是LUST变桨系统的核心伺服驱动器，穿墙式散热器安装在

6、柜体背面，背面的散热片上安装有散热风扇。其内部集成了检测控制电路，实现位置、速度控制，如下图所示。内部控制电路具有2级隔离电源 ，提高EMC性能。SNT1为SNT2及数字量I/O供电，能够提供大的负载电流。SNT2为控制器、旋转编码器、模拟量I/O供电等供电。 内部工作原理 三相400V交流电压通过整流器整流成550V直流电压，再经过逆变转换成交流电压87VAC，提供给变桨电机。当系统断电时，使用接在直流母排上的超级电容电源（335V）2.变桨电机技术参数：n型号：ZFG60So/ 4DGF112M - 4 FLn工作制：S1n额定功率：5.5kWn额定电压：87VAC/50Hz，三角型接法n

7、额定电流：52An额定功率因数：COS 0.82n额定转速：1450 min-1n额定转矩: 33 Nmn最大转矩（ 30 second ）: 75 Nm (till 1450 min-1)n制动转矩: 90 Nmn编码器 : SSIn冷却方式 :独立风扇冷却n绝缘等级 : F n保护等级 : IP 55变桨电机结构图3.备用电源nLUST变桨系统的备用电源为超级电容，24个（4组）电容模块串联，单个模块的容量是58F，总容量为2.43F。充满时，电容总电压335VDC，单个模块电压为83.75VDC。n倍福KL3403模块检测超级电容电压n备用电源存放在另个一个柜子内，与控制柜分离。工作范围

8、n总电压工作范围为335VDC1.5%n中电压工作范围为251.251.5%n低电压工作范围为167.51.5%4.蓄电池充电器（AC500）主要技术数据型号：AC 500 216V 1.6 A 工作电压: 230V 50Hz AC输出电压: 335V DC输出电流: 1.6A充电时LED灯为红色，充完电后指示灯为绿色， remote off信号为控制AC500的工作输出，rel1和rel2是AC500的OK反馈信号5.倍福模块CX9000-基本 CPU 模块 nEL6731-PROFIBUS 主站端子n负责变桨内部和主控之间通信5.倍福模块6.限位开关系统在-4、91和94分别有3个限位开关，型号：XCK J H29。-1限位开关在系统中已经取消。-4和94限位开关串入PITCHMASTER使能信号，触发后，驱动器停止工作，变桨电机也停止工作。限位开关图6.限位开关PitchMaster内部进行了软件限位，即正常情况下叶片位置在小于-0.1、大于90范围内运行，限位开关一般不会触发。风机顺桨位置在87.5，且有0.2的允许偏差，即顺桨时