1.5MW控制系统培训教材

1、北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.1.5MW1.5MW风电机组主控系统风电机组主控系统北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司2013.082013.08北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.主主 要要 内内 容容1.1. 双馈机组技术介绍双馈机组技术介绍2.2. 控制系统介绍控制系统介绍3.3. 通讯及安全链系统通讯及安全链系统4.4. 重要设备软硬件重要

2、设备软硬件5.5. 控制模式介绍控制模式介绍6.6. 现场调试（现场调试大纲）现场调试（现场调试大纲）北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.1. 1. 双馈机组技术介绍双馈机组技术介绍1.1 1.1 双馈机组运行原理双馈机组运行原理1.2 1.2 发电原理介绍发电原理介绍 1.2.1 1.2.1 亚同步运行亚同步运行1.2.2 1.2.2 超同步运行超同步运行1.3 1.3 控制策略介绍控制策略介绍北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN ST

3、AR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.1.1 1.1 双馈机组运行原理双馈机组运行原理北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.1.2 1.2 发电原理介绍发电原理介绍 变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子绕组电压频率关系的数学表达式：f1=（p/120）nrf2。 式中： f1为定子电压频率；p为电机的极数； nr为双馈发电机的转速； f2为转子励磁电压频率。 由上式可知，当转速nr发生变化时，若调节f2变化，可使f1保持恒定不变，实现双馈发电机的

4、变速恒频控制。1.2.1 1.2.1 亚同步运行亚同步运行 亚同步发电运行 nr n1时 ，（即 0S1） f2取正号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为： P电磁=P机械+P转差 P上网=P电磁 （定子馈电，转子由变频器提供励磁）北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. 1.2.2 1.2.2 超同步运行超同步运行 超同步发电运行 nr n1时，（即 S1） f2取负号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为： P机械=P转差+P电磁 P上网=P转差+P电磁 （定子馈电+转子馈

5、电） 注：n1为发电机的同步转速。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.1.3 控制策略介绍控制策略介绍1.3.1 1.3.1 区域区域1 1低于切入风速区域。一旦满足切入条件，控制启动风机。1.3.2 1.3.2 区域区域2 2： 切入风速到额定风速区域。控制目标是最大风能捕获，通常将桨距角保持在某个优化值不变，通过发电机转矩控制叶轮转速，实现最佳叶尖速比。1.3.3 1.3.3 区域区域3 3：超过额定风速区域。通过变桨控制保持输出功率和叶轮转速恒定。pCSvP321北京国电思

6、达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.2. 2. 控制系统介绍控制系统介绍2.1 2.1 控制系统结构控制系统结构2.1.1 2.1.1 塔底柜塔底柜2.1.2 2.1.2 机舱柜机舱柜 2.22.2 控制系统硬件组成控制系统硬件组成2.2.1 PLC2.2.1 PLC主站主站2.2.2 2.2.2 塔底从站塔底从站2.2.3 2.2.3 机舱从站（机舱从站（2020）：数字量）：数字量2.2.4 2.2.4 机舱从站（机舱从站（2222）：模拟量）：模拟量2.32.3 重要卡件介绍重要卡件

7、介绍北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.2.1 控制系统结构控制系统结构风风电电机机组组控控制制系系统统的的组组成成北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.2.1.1 2.1.1 塔底柜塔底柜 UPS 控制器（主站） 光电转换器 塔底从站 温控开关北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHN

8、OLOGY CO.,LTD.2.1.2 2.1.2 机舱柜机舱柜 机舱从站机舱从站 光电转换器光电转换器 机舱从站（机舱从站（2222） 24V24V开关开关 超速模块超速模块 UPSUPS北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.2.2 2.2 控制系统硬件组成控制系统硬件组成2.2.1 PLC2.2.1 PLC主站主站 CX1500 CX1020 CX1100 KL9210 KL6904 KL9010北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN S

9、TAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.2.2.2 2.2.2 塔底从塔底从站站从左至右：BK3150,KL9210,KL1104（4片）,KL2134（3片）,KL1904,KL3204,KL3403,KL9010北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.2.2.3 2.2.3 机舱从站（机舱从站（2020）：数字量）：数字量 从左至右：BK3150,KL9210,KL1104（17片）,KL2134（8片）,KL1904（2片）2904（1片）,KL2

10、134（2片）,KL9010北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.2.2.4 2.2.4 机舱从站（机舱从站（2222）：模拟量）：模拟量 从左至右：从左至右：BK3150,KL9210,KL3404BK3150,KL9210,KL3404（4 4片）片）,KL5001(,KL5001(两片两片) )，KL3204KL3204（6 6片）片）,KL9010,KL9010北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND

11、TECHNOLOGY CO.,LTD.3. 3. 通讯及安全链系统通讯及安全链系统3.1 3.1 通讯通讯3.1.13.1.1 ProfibusProfibus通讯结构通讯结构3.1.2 3.1.2 ProfibusProfibus总线终端器总线终端器3.23.2 安全链系统安全链系统3.2.1 KL19043.2.1 KL1904输入信号输入信号3.2.2 KL29043.2.2 KL2904输出信号输出信号北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.1.13.1.1 Profib

12、usProfibus通讯结构通讯结构1）Profibus接线顺序： 变流器Profibus主站 CX1500-M310塔底柜BK3150（11号站）塔底柜光电转换器机舱柜光电转换器机舱柜BK3150（20号站）机舱柜BK3150（22号站）变桨系统北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.1.2 3.1.2 ProfibusProfibus总线终端器总线终端器模块编号Terminal switch开关位置变流器(ABB:NPBA12)ON塔底柜主站101U0OFF塔底柜从站103B

13、C1OFF塔底光电转换器ON机舱光电转换器ON机舱柜数字从站（左）401BC1OFF机舱柜模拟从站（右）405BC0OFF变桨系统(MOOG:EL6731)ON北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.23.2 安全链系统安全链系统 安全链是风机的最后一道保护，为一组串联的常闭接线电路，安全链动作会触发紧急停机，系统由3片KL1904，一片KL6904和一片KL2904组成。3.2.1 KL19043.2.1 KL1904：安全链输入模块、超速模块、扭缆开关、急停按钮、复位信号等3

14、.2.2 KL69043.2.2 KL6904：逻辑运算模块3.2.33.2.3 接收到复位信号时，判断所有安全链回路都闭合后，整条安全链闭合。3.2.4 KL29043.2.4 KL2904：安全链输出模块3.2.5 3.2.5 安全链闭合后给释放变桨、偏航禁止的控制指令。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.2.1 KL19043.2.1 KL1904输入信号输入信号以下几项会触发安全链动作1）塔底的紧急停机按钮2）plc紧急停机信号3）机舱的紧急停机按钮4）叶轮速超5）扭

15、缆开关安全链动作6）变桨安全链7）安全链复位信号：8）塔底复位按钮9）机舱复位按钮北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.2904模块及输出3.2.2 KL29043.2.2 KL2904输出信号输出信号北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3 3.3 重要卡件介绍重要卡件介绍3.3.1 PROFIBUS 3.3.1 PROFIBUS 现场总线主站接口：现场总线主站接

16、口：CX1500-M310CX1500-M3103.3.2 CPU3.3.2 CPU：CX1020CX10203.3.3 3.3.3 电源模块：电源模块：CX1100-0002CX1100-00023.3.4 3.3.4 ProfibusProfibus总线耦合器：总线耦合器：BK3150BK31503.3.5 3.3.5 端子供电模块：端子供电模块：KL9210KL92103.3.6 3.3.6 数字输入输出模块：数字输入输出模块：KL1104KL1104、KL2134KL21343.3.7 3.3.7 模拟输入模块：模拟输入模块：KL3204KL32043.3.8 3.3.8 电网检测模块

17、：电网检测模块：KL3403KL34033.3.9 3.3.9 安全链模块：安全链模块：KL1904KL1904、KL2904KL2904、KL6904KL69043.3.10 3.3.10 差分模拟量输入模块：差分模拟量输入模块：KL3404KL34043.3.11 SSI3.3.11 SSI编码器接口端子：编码器接口端子：KL5001KL5001北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.1 CX1500-M310PROFIBUS 3.3.1 CX1500-M310PROFI

18、BUS 现场总线主站接口RUNBF意义意义Onoff操作状态：RUN，输入被读取，输出被设置Off10 Hz闪烁停止10 Hz闪烁offTwinCAT还没有启动，所有总线成员无错误运行中(RUN)offon重启，离线LED诊断指示灯诊断指示灯北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.2 CX1020CPU3.3.2 CX1020CPU基本CPU上包含两个以太网口（内部交换机，占用同一个MAC和同一个IP）和一个CF卡接口附加：两个USB接口和一个DVI接口的系统接口模块CX10

19、20-N010北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.CPU指示灯北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.3 3.3.3 电源模块电源模块CX1100-0002CX1100-0002CX1100- 00XX主要功能为：1) 为CPU供电2) 实现端子与CPU间的数据交换3) 为端子出现的故障提供诊断信息北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING

20、GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.4 3.3.4 ProfibusProfibus总线耦合器总线耦合器 BK3150北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. LED诊断指示灯I/O-RUNBFDIA意义意义措施措施onoffoff操作状态：RUN，输入被读取，输出被设置运行一切正常ononoff, 闪1. 总线活跃，但从站已被参数化启动主站 2. 反应Profibus错误的总线错误： a.) K-Bus输出变为0 或 b.

21、) K-Bus输出保持检查参数和配置offoffoff与主站的数据交换没有开始启动PLCoffonon没有活跃的总线启动主站，检查总线电缆offonoff, 闪反应Profibus错误的总线错误：K-Bus循环停止启动主站，检查参数和配置北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.DpState值值描述描述0无故障 从站正在进行数据交换1从站未激活 启动过程中的一个中间状态2从站不存在 从站在总线上没有应答 - 检查从站是否上电，Profibus插头是否接入，正确的站号及总线电缆3主站锁

22、定- 从站正在与另一主站进行数据交换 - 从总线中将另一主站移除 或从站被另一主站释放4无效的从站应答 从站不正确的应答，当本地事件导致从站停止数据交换时临时发生5参数故障 检查总线耦合器 / GSD文件是否正确，从站站号是否正确及UserPrmData设置是否正确6不支持 DP功能不支持 - 检查GSD文件是否正确及从站站号是否正确7配置故障 配置故障 - 检查所属的端子 / 模块是否正确8从站未准备好 - 从站启动中，在启动时的临时显示9静态诊断 从站发出静态诊断信号且当前无法传送有效数据 - 检查从站的操作状态10诊断溢出 从站发出诊断溢出信号 - 检查从站诊断数据及操作状态北京国电思达

23、科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.值值描述描述11物理故障 从站应答有物理故障干扰 - 检查电缆13严重总线故障 - 检查电缆14报文故障 从站应答报文无效 - 不应发生15从站缺乏资源 - 从站没有足够的资源发送报文 - 检查GSD文件的正确性16服务没有激活 -当本地事件导致从站停止数据交换时临时发生的故障，或者检查从站DP功能是否关闭17意外的报文 - 当2个Profibus网络连接在一起时可能临时发生，或检查第二主站的总线时间是否设置一致18从站就绪 - 启动时可能临时发生，直到任

24、务开始19DPV1启动 - DP启动后仍有数据通过DPV1 Write发出时临时发生128FC310 x处于从站模式，等待数据传送 - 从站已被参数化并配置，但还未收到数据交换报文129FC310 x处于从站模式，等待配置 - 从站已被参数化，但还未收到Chk_Cfg报文130FC310 x处于从站模式，等待参数 - 从站未被参数化，等待Set_Prm(Lock)报文DpState北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.5 KL92103.3.5 KL9210接线如图中所示：

25、+24 V 口接外接电源的24V，0 V 处，接外接电源的0 VPE端，接地。KL9210可以放在端子排的任意位置，它的作用是给它右方的端子提供电源，并且KL9210具有诊断功能，还可以添加熔断器北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.6 KL11043.3.6 KL1104、KL2134KL2134（KL2114KL2114）、）、KL 3204KL 32041) 11041) 1104、21342134：4通道数字输入/输出模块“0”信号电压 -3 V 5 V “1”信号

26、电压 15 V 30 V每一个数字量输入/输出通道都有一个对应的LED灯。如果该通道有输入/输出，则该LED灯变为绿色。没有输入/输出的时候，LED灯不亮。2) 32042) 3204：4 4通道模拟量输入端子每一个输入通道都有一个对应的故障LED灯。正常时，LED灯不亮，如果LED灯为红色，则表示该通道的传感器线路短路或者断路北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.7 KL34033.3.7 KL3403输入：三相电压、电流计算：电压电流有效值，有功功率、视在功率、电流峰值

27、、频率北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.8 KL19043.3.8 KL19041) 安全链输入端子北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.诊断功能诊断功能-Dia1 （绿色）（绿色）闪烁代码闪烁代码含义含义LED常亮（从版本17开始）LED以1Hz的频率闪烁（到版本16为止）正常操作：TwinSAFE通讯正常快闪与1个脉冲的闪烁交替S 参数错误（TwinSA

28、FE参数）快闪与2个脉冲的闪烁交替I 参数错误（独立设备参数）快闪与3个脉冲的闪烁交替等待S 和 I 参数快闪与4个脉冲的闪烁交替S 和 I 参数正确：等待第一个主机报文快闪与5个脉冲的闪烁交替看门狗错误快闪与6个脉冲的闪烁交替CRC校验错误快闪与7个脉冲的闪烁交替序列号错误快闪与8个脉冲的闪烁交替传感器故障北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.诊断功能诊断功能-Dia2（红色）（红色） Dia2红灯点亮表明有外部供电或者线路错误，当故障消除时红灯灭。诊断功能诊断功能-Dia3（红

29、色）和（红色）和Dia4（红色）（红色） Dia3和Dia4灯表明端子内部错误，需要返回倍福公司。Dia3（红色）Dia4（红色）故障来源亮闪烁uC1亮灭uC2北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.9 KL29043.3.9 KL2904安全链输出端子安全链输出端子北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.闪烁代码闪烁代码含义含义LED常亮（从版本17开始）LED以

30、1Hz的频率闪烁（到版本16为止）正常操作：TwinSAFE通讯正常快闪与1个脉冲的闪烁交替通讯错误：连接不在运行状态快闪与3个脉冲的闪烁交替通讯错误：连接不在运行状态Dia3（红色）Dia4（红色）故障来源亮闪烁uC1亮灭uC2诊断功能诊断功能-Dia1 （绿色）（绿色）这些故障可以通过TwinSAFE组输入信号ERR_ACK的下降沿复位诊断功能诊断功能-Dia3-Dia3（红色）和（红色）和Dia4Dia4（红色）（红色）Dia3和Dia4灯表明端子内部错误，需要返回倍福公司。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND

31、TECHNOLOGY CO.,LTD.诊断功能诊断功能-Dia2 -Dia2 （红色）（红色）闪烁代码闪烁代码含义含义快闪与1个脉冲的闪烁交替输出1：开路或者电流小于20mA（最小值）或者电流大于500mA（最大值）快闪与2个脉冲的闪烁交替输出2：开路或者电流小于20mA（最小值）或者电流大于500mA（最大值）快闪与3个脉冲的闪烁交替输出3：开路或者电流小于20mA（最小值）或者电流大于500mA（最大值）快闪与4个脉冲的闪烁交替输出4：开路或者电流小于20mA（最小值）或者电流大于500mA（最大值）快闪与5个脉冲的闪烁交替现场电压过低快闪与6个脉冲的闪烁交替现场电压过高快闪与7个脉冲的闪

32、烁交替端子温度过低快闪与8个脉冲的闪烁交替端子温度过高快闪与9个脉冲的闪烁交替温度不一致错误快闪与10个脉冲的闪烁交替输出线路错误：开路，短路或者外部供电该故障只能通过TwinSAFE端子断电复位北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.10 KL69043.3.10 KL69041) 安全链逻辑运算模块-K2-K4北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.诊断功能诊断

33、功能-Dia1 -Dia1 （绿色）（绿色）闪烁代码闪烁代码含义含义LED常亮（从版本17开始）LED以1Hz的频率闪烁（到版本16为止）正常操作：TwinSAFE通讯正常快闪与1个脉冲的闪烁交替通讯错误：至少一个连接不在运行状态快闪与2个脉冲的闪烁交替功能块错误快闪与3个脉冲的闪烁交替功能块错误和通讯错误这些故障可以通过TwinSAFE组输入信号ERR_ACK的下降沿复位诊断功能诊断功能-Dia3-Dia3（红色）和（红色）和Dia4Dia4（红色）（红色） Dia3和Dia4灯表明端子内部错误，需要返回倍福公司。Dia3（红色）Dia4（红色）故障来源亮闪烁uC1亮灭uC2北京国电思达科技

34、有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.诊断功能诊断功能-Dia2 （红色）（红色）闪烁代码闪烁代码含义含义快闪与1个脉冲的闪烁交替输出1：开路或者电流小于20mA（最小值）或者电流大于500mA（最大值）快闪与2个脉冲的闪烁交替输出2：开路或者电流小于20mA（最小值）或者电流大于500mA（最大值）快闪与3个脉冲的闪烁交替输出3：开路或者电流小于20mA（最小值）或者电流大于500mA（最大值）快闪与4个脉冲的闪烁交替输出4：开路或者电流小于20mA（最小值）或者电流大于500mA（最大值）快闪

35、与5个脉冲的闪烁交替现场电压过低快闪与6个脉冲的闪烁交替现场电压过高快闪与7个脉冲的闪烁交替端子温度过低快闪与8个脉冲的闪烁交替端子温度过高快闪与9个脉冲的闪烁交替温度不一致错误快闪与10个脉冲的闪烁交替输出线路错误：开路，短路或者外部供电该故障只能通过TwinSAFE端子断电复位北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.3.3.11 KL34043.3.11 KL34041) 4点差分模拟量输入2) -10V+10V3) 每一个输入通道都有一个对应的故障LED灯。正常时，LED灯亮，

36、为绿色。4) 当控制器和总线耦合器之间在大于100ms的时间内没有过程数据通讯传输的话，绿灯会灭掉，这时就出现了一个看门狗计时器溢出现象。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.1) SSI编码器接口端子2) KL5001只有一个输入通道LED灯。正常时，LED灯亮，为绿色。3) 当控制器和总线耦合器之间在大于100ms的时间内没有过程数据通讯传输的话，绿灯会灭掉，这时就出现了一个看门狗计时器溢出现象。3.3.11 3.3.11 KL5001KL5001北京国电思达科技有限公司北京国

37、电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4. 4. 重要设备软硬件重要设备软硬件4.14.1 齿轮箱及冷却系统齿轮箱及冷却系统4.24.2 发电机发电机4.3 4.3 液压站液压站4.4 4.4 偏航系统偏航系统4.5 4.5 滑环滑环4.6 4.6 加速振动传感器加速振动传感器4.7 4.7 超速模块超速模块4.8 4.8 风向标、风速仪风向标、风速仪北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.机舱内基本

38、结构机舱内基本结构北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.14.1 齿轮箱及冷却系统齿轮箱及冷却系统4.1.14.1.1 风力发电机组中的齿轮箱的主要功用是将叶轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常叶轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，我公司齿轮箱的增速比例是1:100。4.1.2 4.1.2 我公司风力发电机组采用的齿轮箱为两级行星一级圆柱结构，主轴通过齿轮箱将能量传送到发电机.。该齿轮箱的特点是结构紧凑

39、，在同样增速比的条件下比传统齿轮箱占用空间小，有效节省了风机内的空间。同时采用了新型号的轴承以及较高的齿轮精度，保证了齿轮箱在整个工作范围内都有较高的效率，性能先进。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.齿轮箱结构图北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.油泵和风扇电机控制回路油泵和风扇电机控制回路北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODI

40、AN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.压力表和散热风扇压力表和散热风扇北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.1.3 4.1.3 基本控制原理基本控制原理1）油温 5时3分钟之后，加热器停止；2）低速轴转速1.2rpm或风机进入运行、发电、停机状态且油温 5 - 低速；3）低速轴转速10.5rpm或油温40- 高速；4）油温50，水泵启动，直到60，水空风扇启动,直到60或轴温70，空冷风扇（高速）启动，直到油温50或轴温80，风机进入正常

41、停机模式；8）高速轴温(叶轮、发电机侧)90，风机为正常停机模式。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.发电机结构图4.2 4.2 发电机发电机北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.2.1 4.2.1 基本原理基本原理 风力发电机组采用双馈恒频异步发电机，可以使风力机在比较宽的风轮转子转速变化范围内运转,以获取更多的电能。 高效率的4极双馈式发电机在运行时，既可超同

42、步转速运行，也可亚同步转速运行，变速运行在10002017rmp之间，定子输出电压和频率可以维持不变，既可调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。这种采用双馈异步发电机的控制方案除了可实现变速恒频控制、减小变频器的容量外，还可以实现有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.1）双馈发电机特点）双馈发电机特点 由于定子直接与电网连接，转子采用变频器供电，因此，系统中的变频器容量仅取决于发电机运行时的最大转差功率，一般发电机的最

43、大转差率为25%-35%，因而变频器的最大容量仅为发电机额定容量的1/4-1/3。这样，系统的总体配置费用就比较低。 具有变速恒频的特性。 可以实现有功功率和无功功率的调节。2）基本控制原理）基本控制原理 发电机绕组温度80，空冷风扇启动，直到70，空冷风扇停止； 发电机绕组温度机舱温度且机舱温度10或发电机绕组温度机舱温度10分钟后停止加热；北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.给偏航刹车及高速轴刹车提供压力给偏航刹车及高速轴刹车提供压力液压站结构图4.3 4.3 液压站液压站北

44、京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.3.1 控制方式控制方式1）系统压力低于135bar启泵，高于150bar停泵。2）偏航和解缆状态：偏航解缆和迎风分别对应的阀置位，系统压力P4为150ba左右，偏航压力P1维持在25bar左右3）高速轴刹车状态： 两阀同时复位/置位。系统进入停机模式并且为紧急停机模式（故障等级三安全链动作）

45、，保证叶轮速度降为小于5rpm，抱闸动作；北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.3.2 4.3.2 油位油温开关油位油温开关1）油位开关：常开触点，达到指定高度开关闭合，402DI4.1-1输入高电平（一通道亮）2）油温开关：常闭触点，未达到警戒温度70度时，402DI4-8输入高电平（四通道亮）3）液压加热器：温控开关控制主回路通断北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,L

46、TD.4.4 4.4 偏航系统偏航系统4.4.14.4.1 偏航系统：偏航系统主要有两个功能，一是使机舱轴线跟踪变化稳定的风向，二是自动进行解缆操作。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.4.2 4.4.2 结构原理介绍结构原理介绍 1）我公司偏航系统是由偏航轴承和四台偏航电机驱动的齿轮传动机构组成的。偏航轴承为内摩擦的滑动轴承系统，为内齿圈设计。四台偏航驱动对称布置，由电机驱动小齿轮带动整个机舱沿偏航轴承转动，实现机舱的偏航。 2）当风向与机舱轴线偏离一个角度时（风小时为8，

47、风大时为15），控制系统经过一段时间的确认后，会控制偏航电机将机舱轴线调整到与风向一致的方位，实现机舱对风。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. 4.4.3 4.4.3 运行状态介绍运行状态介绍 1）当偏航电机带动偏航轴承偏航时，偏航液压刹车系统处于半释放状态，从而设置足够大的阻尼，偏航时使机舱保持足够的稳定性。当偏航电机停止时，偏航液压系统处于刹车状态，将机舱固定到相应的位置上。 2）当机舱偏航到某一角度，由机舱引入到塔底的发电机电缆将处于缠绕的状态，这时风力发电机组会进行解缆

48、处理（偏航系统按缠绕的反方向偏航），使电缆解除缠绕的状态。由于解缆时希望能够快速偏航，这时偏航液压系统刹车处于完全释放状态。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.4.4 4.4.4 偏航软起偏航软起Ready:偏航启动准备信号 Ul：偏航软启的输入电压S3:Softstarter信号；Ut:偏航软启DS6的输出电压 TOR: 偏航软启状态反馈信号 北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOG

49、Y CO.,LTD.4.4.5 4.4.5 偏航控制原理偏航控制原理1）在不同的风速条件下，偏航的动作方式不同，分为高风速偏航和低风速偏航。2）高风速下自动偏航：60秒平均风速大于等于9 m/s，触发偏航程序的条件如下： 偏航对风60秒平均偏差大于8，延时210s，风机偏航。 偏航对风60秒平均偏差大于15，延时20s，风机偏航。3）低风速下自动偏航： 60秒平均风速小于9 m/s，触发偏航程序的条件如下： 偏航对风60秒平均偏差大于10，延时250s，风机偏航。 偏航对风60秒平均偏差大于18，延时25s，风机偏航。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIA

50、N STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.4.6 4.4.6 禁止偏航的条件禁止偏航的条件在下列情况下，不允许自动偏航： 1) 产生偏航故障； 2) 偏航解缆动作； 3) 风机处于维护模式； 4) 30s平均风速 2.5m/s； 5) 紧急停机过程； 6) 发生风向故障； 7) 发生液压故障； 8) 自动偏航不影响风机的当前状态北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.4.7 4.4.7 自动解缆自动解缆1) 1) 自动解缆条件自动解缆条件a

51、风机处于待机状态和非维护模式，同时不出现偏航和液压故障b 判断当位置大于580或小于-580时，向右或向左解缆动作2) 2) 解缆停止条件解缆停止条件a 情况1：偏航位置回到小于360度，对风角度(风向标数值与180度差值) 小于30度；b 情况2：偏航位置小于40度偏航解缆后，风机处于待机状态。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.4.8 扭缆开关 扭揽开关四组触点中两组选用常开S1、S3连接输入IO；S2、S4连接安全链输入；故障检测旋转26圈（约750度） 安全链动作旋转

52、30圈（约860度） 28.69565度/圈扭缆开关接线图北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.5 4.5 滑环滑环4.5.1 4.5.1 用于连接机舱和轮毂的电缆，包括profibus通讯线，400V和230V供电线,24V供电线和安全链回路。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.滑环电缆滑环电缆北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GU

53、ODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.6 4.6 加速振动传感器加速振动传感器管脚含义Pin124V供电Pin2供电地Pin3振动X轴信号Pin4振动Y轴信号Pin5信号地Pin6大于0.2g为高（可选）Pin7大于0.2g为低（可选）AccelerationAcceleration x-axis V: x-axis V: -0,5g=0V 0g=5V +0,5g=10V -0,5g=0V 0g=5V +0,5g=10VAccelerationAcceleration y-axis V y-axis V -0,5g=0V 0g=5V +0,5g

54、=10V -0,5g=0V 0g=5V +0,5g=10V北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.7 4.7 超速模块超速模块4.7.1 4.7.1 转速信号转速信号rotor_speed1/2：0.10V 0.35rpmConverter_motor_speed：减速比100.48北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.4.8 4.8 风向标、风速仪风向标、风速仪1

55、1）风向标：）风向标：0-360度 0-10V 2 2）风速仪：）风速仪： 0-50m/s 0-10V北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.5. 5. 控制模式介绍控制模式介绍5.1 5.1 初始化（状态代码初始化（状态代码0 0）5.2 5.2 待机（状态代码待机（状态代码2 2）5.3 5.3 启动（状态代码启动（状态代码3 3）5.4 5.4 运行运行（状态代码（状态代码4 4）5.5 5.5 发电（状态代码发电（状态代码5 5）5.6 5.6 停机（状态代码停机（状态代码1

56、 1）5.7 5.7 维护（状态代码维护（状态代码9 9）5.8 5.8 几种模式间的转换几种模式间的转换5.9 5.9 停机条件停机条件5.10 5.10 维护条件维护条件北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.5.1 5.1 初始化（状态代码初始化（状态代码0 0） 叶片角度设定值为89，变化范围8596；运行initweaprog.exe程序，根据ini.txt的内容对变量进行赋值，程序完成后，将“init_init_ok”信号及“init_reset_ok”信号置“1”； 读

57、取TorqueTable.txt； 读取OptiPitchTable.txt； 读取NLPitchTable.txt；5.2 5.2 待机（状态代码待机（状态代码2 2）5.2.1 5.2.1 风机经过初始化完成，延时20s后；或停机步骤完成后，转速83，就会进入待机模式。1）叶片角度设定值为892）自动偏航系统激活； 3）允许进行偏航解缆4）允许进行故障复位。北京国电思达科技有限公司北京国电思达科技有限公司BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.5.3 5.3 启动（状态代码启动（状态代码3 3） 1）启动允许条件满足，自启动程序发出启动指令或按下塔底柜启动按钮后，风机由待机模式转换到启动模式。2）进入启动模式时，控制程序对下列参数进行设定： 如果检测到有风暴，则桨距角设定值为89，否则桨距角设定值为50； 变桨控制器激活；逆桨速度限值为-2deg/s，顺桨速度限值为5deg/s；自动偏航系统激活。5.4 5.4 运行运行（状态代码（状态代码4 4）1）当转速大于1.5rpm 延时45s且风与机舱的位置偏差小于45延时20s后，风机由启动模式转换到运行模式。2）进入运行模式时，控制程序对下列参数进行设定： 桨距角设定值为0； 变桨控制器激活； 逆桨速度限值为-2deg/s，顺桨速度限值为5deg/s