滑差系统原理与故障处理

1、Suzlon Energy Ltd.1Suzlon wind farm in Utah, USA滑差系统原理与故障处理SFS control principle and trouble shootingSuzlon Energy Ltd.滑差系统原理与故障处理滑差系统原理与故障处理目录风力发电机为何需要调速？Why the speed regulation is necessary on WTG?风力发电机如何调速？How does a WTG regulate its speed?异步电机调速的种类与方法有多少? How many kinds of speed regulation meth

2、ods on asynchronous machinery? 异步风力发电机的调速. Asynchronous WTG speed regulation.SUZLON S82/S88风力发电机调速，SUZLON S82/S88 SFS speed regulation.滑差调速的前世今生. The previous and present life of slip regulation. S82/S88滑差调速系统构成. The structure of SFS of S82/S88.1滑差系统常见故障与处理. Common faults and trouble shooting on SFS

3、. 2Suzlon Energy Ltd.一、风力发电机为何需要调速？一、风力发电机为何需要调速？Why we need speed regulation to a WTG 火电，水电，核电动力源比较稳定，可以将速度控制在一个恒定的速度点，所以都用同步发电机， 而风电场，由于风力大小是无法控制的，所以要用变速发电机，每时每刻都使发电机工作在最优状态，这就需要调速。电动机调速的目的是为了在不同转速下保持电机的输出转矩_机械转矩, 相对恒定的速度控制; 而发电机的调速是为了在不同转速下保持发电机输出转矩_电磁转矩相对恒定的速度控制。3Suzlon Energy Ltd.二、风力发电机如何调速？二、

4、风力发电机如何调速？ How does a WTG regulate its speed?（一）、由电机学基本原理可知：（一）、由电机学基本原理可知： 对于任何交流电机，在稳态运行时由定子三相电流产生的旋转磁势E1与由转子三相电流产生的旋转磁势E2, 两者在空间上必须保持相对静止。这一原则可表达成如下关系式 r 是转子机械角速度，异步转速。 1 是转子电磁角速度，同步转速。 2 是转子电磁角速度， 滑差转速（转子机械转速与定子电磁转速之差）4 1 2 r Suzlon Energy Ltd.（二）（二）B.T 卡杨诺夫卡杨诺夫”广义同步论广义同步论”:第一类电机: r= 1 2 ; 2 为自变

5、量，通过改变转差（电磁）角速度2来控制转子转速滑差调速。第二类电机： 2 = 1 r r为自变量，转子机械角速度由于负载转矩改变时，通过改变转子绕组的电磁转矩来保持1 不变转矩控制。5Suzlon Energy Ltd.三、异步电机调速的种类与方法有多少三、异步电机调速的种类与方法有多少? ? How many kinds of speed regulation methods on asynchronous machinery?6同步转速可变同步转速不变异步机调速转子串电阻调速、串级调速改变定子压调速电磁转差离合器、液力偶合器变极对数调速变频调速异步机的电磁转矩异步机的输出功率调速的本质：从

6、调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两类。Suzlon Energy Ltd.四、异步风力发电机的调速四、异步风力发电机的调速 Asynchronous WTG speed regulation.（一）、风力发电机种类： 鼠笼式双速发电机 转子串电阻滑差调速发电机 双馈异步发电机 全功率变频发电机（二）、风力发电机调速 无非从两个方面入手： 一是变浆控制-位置控制（变浆司服控制）， 二是电机控制-速度控制（电机调速控制）。7Suzlon Energy Ltd.五、苏司兰五、苏司兰 S82/S88风力发电机调速风力发电机调速SUZLON S82/S88 SF

7、S speed regulation.（一）S82/S88控制框图8Suzlon Energy Ltd.（二）、两个独立的控制系统（二）、两个独立的控制系统变浆控制与滑差控制（变浆控制与滑差控制（SFS）两个独立的控制系统协同工作达到动态最优稳定：变浆控制-是“工作点设定”，是“粗控”，是“慢控”。SFS控制是“工作点附近调节”，是“精控”，是“快控”。 变浆控制系统给出了一定风速下的目标转速；而SFS控制系统给出了一个滑差，使得风力发电机工作在一个围绕在某一目标转速附近的动态最优稳定状态。 SFS 控制使得风力发电机对电网的冲击大大降低, 使得电机承受的机械转矩冲击大大降低. 使得因变浆而引

8、起的电网闪变大大降低, 是一种简单, 实用性价比最高的柔性并网.9Suzlon Energy Ltd.（三）、（三）、SFS 系统的目的与手段系统的目的与手段目的： 控制功率的输出，稳定电磁转矩（负载转矩）,滑差范围0-16%. To control the power output of the asynchronous generator over a slip range of up to 16% to reduce mechanical loads in the turbine. 手段： 调节外接电阻值来控制转子电流，实现电磁转矩的控制，该方法经常被用于电动机的转矩控制；它也完全可以用

9、在发电机上，通过对转子电流的控制来实现输出功率的控制（由于电网电压是稳定的）。 To realize elec-mag torque control by changing the rotor resistance is well know from literature and usually used to enlarge the starting torque of asynchronous machines. This control can also be used to create a constant torque respectively constant power for

10、 generator systems only by adjusting the rotor resistor.10Suzlon Energy Ltd.六、滑差调速的前世今生六、滑差调速的前世今生. The previous and present life of slip regulation.（一).什么是滑差调速？ 从功率损耗角度来看异步机调速可分为三类： 1。无转差率损耗型 2。有转差率无损耗型 3。转差率回馈型 改变转差率的调速都是滑差调速，或者叫转差率损耗调速。转子串电阻调速就是一种最基本最典型的转差率损耗形调速特点： 1。软机械特性。 速度变化显著，电磁转矩变化较小。属于恒转矩调

11、速。 2。有转差率损耗，输入与输出功率之差即转差率损耗。 11Suzlon Energy Ltd.1。软机械特性。软机械特性12Suzlon Energy Ltd.2。转差率损耗。转差率损耗等效电路分析等效电路分析13Suzlon Energy Ltd.（二）、早期的滑差调速（二）、早期的滑差调速转子串电阻转子串电阻14Suzlon Energy Ltd.（三）、风力发电机滑差调速特性曲线（三）、风力发电机滑差调速特性曲线151、异步电动机机械特性曲线Suzlon Energy Ltd.2、异步发电机串电阻调速、异步发电机串电阻调速16Suzlon Energy Ltd.（三）、（三）、S82

12、/S88 SFS特性曲线及工作区域特性曲线及工作区域-1：17特性曲线：Suzlon Energy Ltd.（三）、（三）、S82/S88 SFS特性曲线及工作区域特性曲线及工作区域-2：18Suzlon Energy Ltd.七、七、S82/S88滑差调速系统构成滑差调速系统构成. The structure of SFS of S82/S88.191。软件构成：Software layers：BIOSCan-StackFirmware.Suzlon Energy Ltd.2。硬件构成：控制箱，电阻箱。硬件构成：控制箱，电阻箱。20Suzlon Energy Ltd.3。SFS控制柜原理图控

13、制柜原理图-1。21Suzlon Energy Ltd.3。SFS控制柜原理图控制柜原理图-2。22Suzlon Energy Ltd.八、滑差系统常见故障与处理八、滑差系统常见故障与处理common faults analysis and trouble shooting（一）、常见故障1。故障指示：state 1: system off LED off state 2: system on LED on state 4: normal error LED blinks slowly state 5: error with crowbar firing LED blinks fast state 6: edge detection 23Suzlon Energy Ltd.2。状态字。状态字24可以通过M-Manager 进行程序固件的上装下载，查看修改。SuzMON 是一个正在开发的通信工具软件。Suzlon Energy Ltd.（二）故障处理（二