SL1500风电机组电控系统(修订版)

1、 SL1500系列风力发电机组电控系统 电控系统的作用： 保证风电机组安全可靠运行 获取最大能量 提供良好的电力质量电控系统主要由以下部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统 NCC30 机舱控制柜控制柜内电气元件分布控制系统控制系统 控制系统主要分为三部分： 通信回路 控制面板 远程WPM远程WPM软件的操作方法和现场的控制面板基本一致，建议在掌握控制面板的使用方法后再学习PWM软件的使用。通讯回路通讯回路控制系统控制系统通讯回路通讯回路控制系统控制系统Control通讯回路通讯回路控制系统控制系统控制面板控制面板优点 只有一

2、个接口机舱控制柜NCC310外侧连接到主站PLC塔基控制柜TBC100外侧连接到塔基PLC 不需要额外的操作软件 可以简便地更改PLC的算法 简单、使用、可靠控制系统控制系统可以操作的对象： 风机的启动、停止 变桨的启动、停止 刹车的启动、停止 变频器的相关操作 偏航的操作 油冷系统的操作 水冷系统的操作 加热系统的操作控制面板控制面板控制系统控制系统可以查看的参数信息 风机所处的状态 运行、停机、故障 查看即时的故障信息 故障代码、简单描述 各个设备的即时参数 温度、电压、角度 各个设备所处的状态 启动、停止 信息的记录 发电量、发电时间、耗电量控制面板控制面板控制系统控制系统控制面板控制面

3、板控制系统控制系统登陆等级登陆等级控制系统控制系统菜单内容菜单内容控制系统控制系统控制面板操作手册-中文.pdf控制系统控制系统WPM 远程的WPM操作有Server、Local组成 Server版本用于整个风场的管理 Local版本用于单个风机的管理 其操作方法和使用控制面板基本一致控制系统控制系统主程序界面主程序界面控制系统控制系统 群操作群操作控制系统控制系统风机状态风机状态发电状态发电状态不在线状态不在线状态故障状态故障状态控制系统控制系统 查看某台风机的详细信息查看某台风机的详细信息单击主界面内某台风机即可控制系统控制系统某台风机主界面某台风机主界面控制系统控制系统命令栏详细信息命令

4、栏详细信息控制系统控制系统实时数据实时数据控制系统控制系统速度速度控制系统控制系统 变桨变桨IhububTor 变桨电机力矩IhububTor 变桨电机力矩IhububTor 变桨电机力矩HubPos001 叶片1角度HubPos002 叶片2角度HubPos003 叶片3角度控制系统控制系统 温温 度度控制系统控制系统服服 务务 控制系统控制系统故故 障障 控制系统控制系统 警警 告告 控制系统控制系统历史数据主界面历史数据主界面 控制系统控制系统历史数据历史数据- -故障故障 控制系统控制系统历史数据历史数据- -故障故障 控制系统控制系统 历史数据历史数据- -总计数器总计数器 控制系统

5、控制系统历史数据历史数据- -功率曲线功率曲线 风频发电量控制系统控制系统 历史数据历史数据- -月功率曲线月功率曲线 发电量风频控制系统控制系统电控系统主要由以下十个部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统偏航系统偏航系统偏航系统的功能是什么?- 在安装时配合叶轮吊装- 调整机舱方向，最大限度的吸收风能组成- 风速风向仪- 偏航变频器- 偏航电机- 旋转编码器工作情况- 偏航变频器与PLC连接，控制偏航电机的动作- 四个偏航电机统一协调工作，达到偏航目的- 偏航计数器对偏航角度进行计算，反馈报警信号- 左右方向偏航极限700度

6、限制报警偏航系统偏航系统风速风向仪风速风向仪 工作概况 工作原理 信号采集和通讯协议偏航系统偏航系统工作概况工作概况SL1500风力发电机组使用的是超声波风速风向测试仪。风速仪可以各种环境下测量风速、风向、和外界温度，并通过防雷模块（输入接风速仪、输出接接口）、串行通讯数据线传给从属PLC。通过对风向的测试，确定风力发电机组与正风向之间的夹角。通过对风速的检测，从而限制风力发电机组的工作状态偏航系统偏航系统工作参数工作参数 风速 范围065m/s 精度0.1m/s 5m/s 风向 范围0360 精度1.0 温度 范围-40+70C 精度5.0C 加热功能偏航系统偏航系统风速风向仪风速风向仪 工

7、作概况 工作原理 信号采集和通讯协议偏航系统偏航系统工作原理工作原理偏航系统偏航系统工作原理工作原理风速和风向的测量波特率9600,采样周期5ms测量结果处理为1s、5min的平均值偏航系统偏航系统工作原理工作原理安装位置、温度测量偏航系统偏航系统风速风向仪风速风向仪 工作概况 工作原理 信号采集和通讯协议偏航系统偏航系统信号采集和通讯协议信号采集和通讯协议风速风向仪与RS232/RS485转换设备的RS485接口连接根据转换接口拨码设置不同，连接方式也不同。PLC与风速仪间数据传输遵照RS232协议风速仪信号有RXD、RXD、TXD、TXD、24V电源。6（RXB）53（TXB）47（RXA

8、）24（TXA）1双工模式 （8、9 off）6（RXB）457（RXA）12单工模式 （8、9 on）RS422接口端子风速仪接口端子工作模式单工 双工使用中偏航系统偏航系统偏航系统的功能是什么?- 在安装时配合叶轮吊装- 调整机舱方向，最大限度的吸收风能组成- 风速风向仪- 偏航变频器- 偏航电机- 旋转编码器偏航系统偏航系统偏航系统偏航系统偏航变频器偏航变频器偏航变频器与从站PLC连接，使PLC通过CAN总线与偏航变频器通讯。偏航变频器内部有独立的程序，PLC内对偏航变频器有一定的设置程序。偏航变频器的CAN总线设置开关设置为off。偏航变频器需要380VAC，经过PLC的程序要求，控制

9、偏航变频器动作。偏航系统偏航系统程序的传输程序的传输在下载完程序后，需要重新启动变频器！严禁带电插拔数据线！偏航系统偏航系统偏航变频器偏航变频器偏航变频器有两种不同的操作状态： PLC模式 偏航变频器在PLC模式下工作，由PLC经过CANopen将相关频率和 启动/停止命令传输。相关设置的信号决定了偏航的方向。手动模式 手动模式通过连接手动控制盒连接完成。手动控制盒未连接时，偏 航变频器服务在PLC模式。在手动模式下，偏航变频器通过手动操 作盒上的两个按钮控制。输入信号F（手动偏航）：向左偏航输入信号R（手动偏航）：向右偏航偏航系统偏航系统手动偏航手动偏航 利用三相380V交流电源和手动控制盒

10、即可实现。偏航系统偏航系统偏航系统的功能是什么?- 在安装时配合叶轮吊装- 调整机舱方向，最大限度的吸收风能组成- 风速风向仪- 偏航变频器- 偏航电机- 旋转编码器偏航系统偏航系统偏航系统偏航系统偏航电机偏航电机偏航电机的额定工作电压是380VAC，额定转速为1350rpm，额定功率2.2kW偏航电机通过偏航齿轮箱与偏航大齿圈咬合。偏航电机有温度控制开关保护电机在正常温度范围内工作。(90度报警)偏航系统偏航系统偏航电机偏航电机 刹车反馈 温度控制开关偏航系统偏航系统 偏航系统故障列表偏航系统故障列表错误排除后需复位！偏航系统偏航系统偏航系统的功能是什么?- 在安装时配合叶轮吊装- 调整机舱

11、方向，最大限度的吸收风能组成- 风速风向仪- 偏航变频器- 偏航电机- 旋转编码器偏航系统偏航系统偏航系统偏航系统旋转编码器旋转编码器旋转编码器主要执行两个任务第一，检测机舱偏航超出工作位置。第二，计算偏航旋转角度。偏航系统偏航系统电控系统主要由以下十个部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统制动系统制动系统为什么我们需要制动器?应用于以下情况： - 过速 - 紧急停机-风机进行维护时-为了锁上叶轮锁主要功能主要功能制动系统制动系统如何操作制动器?-自动模式自动控制-服务模式由控制面板进行操作-叶轮锁齿轮箱旁边的叶轮锁制动系统制

12、动系统传感器传感器 刹车压力传感器 刹车调整传感器 刹车打开反馈 刹车调整反馈 刹车警告传感器 刹车片磨损报警制动系统制动系统制动系统制动系统制动系统制动系统制动系统制动系统制动系统制动系统电控系统主要由以下十个部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统油冷系统油冷系统油冷的目的是什么油冷的目的是什么?- 为齿轮箱润滑为齿轮箱润滑- 冷却齿轮油冷却齿轮油- 加热齿轮油加热齿轮油组成组成- 齿轮箱齿轮箱- 油冷泵、过滤器、温度传感器油冷泵、过滤器、温度传感器- 油冷风扇油冷风扇工作情况工作情况- 到齿轮箱和冷却系统分两套回路到齿轮箱

13、和冷却系统分两套回路- 由参数的设定而决定油路由参数的设定而决定油路油冷系统油冷系统油冷系统油冷系统油冷系统油冷系统油冷系统油冷系统电控系统主要由以下十个部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统水冷系统水冷系统 为什么要有水冷系统？ 对发电机、变频器、机柜进行冷却。 组成 水泵、温度感应模块或三相阀 没有风扇的冷却器 没有过滤器 传感器：冷水温度、热水温度、水压力 状况 温度感应模块或三相阀在软件中不起作用水冷系统水冷系统水冷系统水冷系统水管分布水管分布水冷系统水冷系统水流：PLC通过压力开关检测意外泄漏。发电机流速： 50l/

14、min在50l/min下的压力：0.8bar机舱变频器机柜流速： 60l/min在60l/min下的压力：1bar水冷系统水冷系统电控系统主要由以下十个部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统变频器变频器变频器变频器变频器变频器87变桨变频器变桨变频器功能介绍功能介绍 变桨用变频器为伺服系统。 硬件上，变桨用变频器采用了一公共整流，三个变桨变频器通过逆变控制电机。 软件上，变桨用变频器采用矢量控制，并进行位置控制，从而对桨叶角度进行快速、准确的调节。变频器变频器偏航偏航变频器功能介绍变频器功能介绍 偏航用变频器为开环系统。 硬件

15、上，偏航用变频器采用了一拖多的控制拓扑结构：即一台变频器控制四台电机。 软件上，偏航用变频器采用开环控制，由PLC接受凸轮的位置反馈信号，并向变频器发出速度控制指令、启动时间等信息，从而调节偏航角度。变频器变频器机侧机侧变频器功能介绍变频器功能介绍 发电机用变频器。 硬件上，发电机用变频器为IGBT整流变频器，SVPWM(空间矢量脉宽调制 )技术。变频器变频器 机侧机侧变频器功能介绍变频器功能介绍 发电机侧变频器与发电机转子相连。 功率容量上，两倍于网侧变频器。 软件上，发电机侧变频器采用矢量控制，接受来自发电机的速度反馈并进行解藕。变频器变频器机侧机侧变频器功能介绍变频器功能介绍 电机侧变频

16、器 发电机力矩控制 功率因数调节 发电机同步 速度监视 Crowbar触发变频器变频器网侧网侧变频器功能介绍变频器功能介绍 网侧变频器与电网连接。变频器变频器 电网侧变频器 控制DC母线 预充电 线路滤波同步处理 电网监视变频器变频器网侧网侧变频器功能介绍变频器功能介绍SL1500风电机组风电机组变频器变频器特点特点 变频器具有以下特点： 系统元件按20年使用寿命设计。系统可在恒定的转矩或功率下工作，突变转矩和作用在机械部件上的合力被有效地减到最小，因此使用寿命更长。 变频器可以通过控制柜上的按钮、PC机或者自动控制系统来操作。当发出启动信号时，变频器可在设定的速度范围内自动运行或者由PLC控

17、制系统根据输入参数控制变频器自动运行。 紧凑、体积小。 防护等级为IP55，有效的防尘防水。 冷却系统采用空水冷冷却方式。功率变频器内部通过位于柜侧的空气水换热器进行冷却。此外在功率变频器内有一套专门冷却功率半导体的空气水换热器。有效散热、防止变频器温度过高，保护器件和系统。变频器变频器发电机发电机 变速恒频发电机组具有以下优点： 双馈异步发电机只处理转差能量就可以控制电机的力矩和无功功率，降低了变频器的造价。变频器的容量仅为总机组容量的1/3左右。在最大输出功率时，转子和定子共发出1.5MW的电能。转差频率调节,调速范围为发电机同步转速的33.3。降低控制系统成本、减少系统损耗，提高效率。

18、功率因数可调，发电机组具有无功功率控制能力，功率因数可恒为1。根据需要，功率因数可在额定电压下最大达到容性0.95，感性0.90。 低风速时能够根据风速变化，在运行中保持最佳叶尖速比以获得最大风能；高风速时储存或释放风能量，提高传动系统的柔性，使功率输出更加平稳。 先进的双PWM变频器，实现四象限运行。 变速恒频技术大幅延长了核心部件的使用寿命，同时显著提高发电量。 直驱发电机能量流图直驱发电机能量流图93.2% 电网电网100%变频器变频器发电机发电机4.0%2.8%功率损耗功率损耗 功率损耗功率损耗双馈感应电机能量流图双馈感应电机能量流图77.8% 100%19.4%0.8% 能量损耗能量

19、损耗变频器变频器18.6%96.4% 电网电网2.8%发电机发电机 交流励磁变速恒频风力发电机发电系统结构图如下所示，其中省略了变压器、滤波器等构件。其中定子接入电网，转子绕组由频率、相位、幅值都可以调节的三相低频交流励磁电流并网过程演示并网过程演示电控系统主要由以下十个部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统为什么要有变桨系统？ 在风速小于目标风速时，通过调整叶片角度，来得到最佳的发电功率。 当风速大于目标风速时，变桨系统调节叶片角度，控制风机的速度和功率维持在一个最优的水平。 当安全链断开的时候，把叶片转到顺桨位置（安全运行

20、），把风轮当成一个空气动力学的刹车来使用。 利用风和叶轮的相互作用，减小摆动从而将机械负载最小化。变桨系统是如何实现的？- 从站PLC控制操作- 电气变桨系统，3个通过变频器控制的辅助马达间接变速装置（伺服电机）。- 机舱内的电池系统。变桨系统变桨系统轮毂轴承小齿轮避雷装置玻璃钢外壳变桨系统变桨系统变桨制动器轮毂轮毂变桨控制柜变桨限位撞块变桨接近开关缓冲器极限工作位置开关极限工作位置撞块轮毂罩分隔壁导流帽变桨系统变桨系统变桨系统变桨系统滑环系统每个叶片配备 - 变桨机柜 - 变桨驱动 (齿轮箱, 补助马达间接变速 装置, 编码器，飞轮单元，刹车) - 接近传感器 - 工作位置开关 变桨机柜包括

21、 - 变桨变频器, 刹车断路器, - 总开关, 230VAC 工组插头 - 机柜加热器 - 继电器变桨系统变桨系统 与其他类型的风力发电机组相比，减少了元件的数量。 刹车系统有完整的空气动力学故障保护。 轮毂内没有电池。 可以对单个叶片控制 (IPC)。变桨系统变桨系统变桨系统变桨系统风向顺桨位置变桨电机小齿轮变桨齿轮边缘工作位置大约86度的调节范围变桨系统变桨系统两个独立的刹车系统：电气机械变桨系统变桨系统 叶片垂直向下是，变桨从叶片垂直向下是，变桨从0度转向度转向86度度010203040506005000100001500020000250003000035000(ms)(Nm) (A)

22、变桨力矩电流86 position0 position变桨系统变桨系统 电缆的固定电缆的固定变桨系统变桨系统电控系统主要由以下十个部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统 为什么要电池单元？ 确保在电网短时间掉电的时候风机可以正常运行 在掉电后，变桨系统可以安全停机 掉电后，为控制系统提供24V电源电池系统电池系统电池系统电池系统用途用途 - 电池通过整流桥连接到普通的直流电源供电单元，确保变桨系统供电不会中断。- 风机在自动运行时，首先要检查电池系统是否正常。加热加热- 温度传感器在电池柜内，并由PLC控制。当温度在零度以下时，机柜加热启用。- 加热控制通过PLC执行。电池系统电池系统电控系统主要由以下十个部分组成： 控制系统 偏航系统 制动系统 油冷系统 水冷系统 变频器 变桨系统 电池系统 安全链 其它系统安全链的目的是什么？ 保护风机 GL证书的一部分 保护风机的最后一道防线注意： 必须检测 决不允许修改 错误是很严重的安全链安全链安全链安全链安全链安全链安全链安全链 认真对待这些检查，它是保护风机的最后一道防线！认真对待这些检查，它是保护风机的最后一道防线！安全链安全链电控系统主要由以下十个部分组成： 控