华电天仁变桨控制系统介绍

1、华电天仁变桨控制系统介绍2015-12-31提纲一、公司介绍股权结构北京华电天仁电力控制技术有限公司国电科技环保集团股份有限公司固安天仁公司90%10%全资一、公司介绍公司优势核心技术电力电子技术嵌入式系统软件开发公司专长与定位信息与控制技术节能环保技术新能源技术一、公司介绍主营业务优化与节能技术风电储能系统现场总线控制系统及设备风力发电机组变桨控制系统微网系统信息化技术与应用一、公司介绍变桨系统生产基地固安华电天仁控制设备（固安华电天仁）是北京华电天仁公司全资的生产制造基地，厂房面积13700平方米，具有年产2000套风力发电机组变桨控制系统（涉及至6MW的内陆和海上风机）、10000台数字

2、化执行机构等高端工业产品的生产能力。一、公司介绍人员结构公司人员知识结构公司人员岗位结构公司拥有强大的软、硬件开发和项目实施团队。一、公司介绍公司荣誉国家火炬计划中国电力科学技术奖国家科学技术进步奖一、公司介绍公司荣誉高新技术企业双软认证ISO9001认证系统集成资质一、公司介绍公司优势专利、软件著作权公司拥有多项发明专利和实用新型专利。其中目前变桨已取得1项发明专利，5项实用新型专利。公司拥有24项软件著作权，其中变桨3项。华电天仁风电变桨控制系统引进德国ATECH公司技术，系统为3柜结构，采用了低压交流异步驱动控制技术和超级电容后备电源技术，动态响应能力强，具有集成度高、可靠性高、寿命长、

3、结构简单、使用维护方便、环境适应能力强等特点，把后备电源维护周期从2年提高到了10年左右，大大降低了运行维护成本。二、系统概述二、系统概述产品系列华电天仁风电机组变桨控制系统产品涉及、6MW风电机组，目前已涵盖低温型、高海拔型、潮间带型。风机类型母线电压额定功率额定扭矩最大扭矩制动扭矩1.5MW60V4.5kW28.7Nm在1500rpm时75Nm100Nm2.0MW75V6.0kW38.2Nm在1500rpm时112Nm100Nm3.0MW90V7.5kW42.6Nm在1680rpm时157Nm100Nm3.0MW大叶片105V14kW71.1Nm在1900rpm时250Nm146Nm6.0

4、MW145V21kW142Nm在1500rpm时465Nm250Nm二、系统概述产品系列华电天仁、变桨控制系统单体机箱二、系统概述产品系列华电天仁变桨控制系统机箱以及电容柜二、系统概述总体结构二、系统结构及技术特点结构TR变桨系统由三个功能和结构相同的轴柜组成，每个轴柜结构如图所示：二、系统概述工作原理 自动模式下，变桨PLC接受风机主控位置指令，经过前馈与比例环节运算输出速度指令，通过CAN通讯传给AC2变频器，变频器完成速度环与电流环运算驱动电机至指定位置，以下是各核心部件功能。变频器与电机：直接从DC Link获取能量，正常情况下，接受PLC速度指令，完成驱动功能，当PLC或CAN通讯故

5、障时，直接驱动变桨至限位开关动作停止。PLC控制器：接受风机主控指令，完成位置环运算，控制变桨跟随风机主控位置指令，返回变桨状态至风机主控，同时监视变桨自身状态，完成各种逻辑保护功能及其它辅助回路控制。电源管理模块：从滑环获取主电源，维持DC Link电压恒定，当主电源故障时，通过综合报警信号告知PLC电源出现故障。超级电容：正常工作时，支撑DC Link电压。主电源故障时，作为后备电源为变桨提供足够的顺桨能量。二、系统概述安全策略每个轴柜都有完全独立的控制及功率驱动部分，三柜之间无任何联系。当系统输入主电源出现故障时，变桨系统依靠后备电源顺桨，其它情况均依靠主电源供电。变桨系统故障均由自身P

6、LC判断并进入紧急模式，紧急模式下，变桨主动断开安全链且将故障上传至风机主控。安全链断开后，变桨自行顺桨至安全位置。手动维护模式下，任意时刻只允许一个桨叶离开安全位置。二、系统技术特点低温性能优异3柜系统，结构简单，安装使用维护方便后备电源寿命长，功率密度高，状态监测方便可靠二、系统技术特点（1）二、系统技术特点（1）项目超级电容铅酸电池电池机理物理反应化学反应循环使用寿命额定电压及一半电压内循环充放电100万次，工作寿命10年循环充放电300500次，安全工作寿命2年环境适应性正常工作温度：4565工作温度：040最佳工作温度：1525温度每升高10，浮充寿命缩短一半，循环寿命缩短15电池温

7、度太低时，会使电池蓄电容量减少，容易过度放电，进而使电池寿命缩短电池储存储存温度：4570可在能量释放完的状态下储存储存温度：1540需要在充满电的状态下储存存放期超过36个月应进行补充电充电性能可大电流充电，充电时间快，在2分钟内可充满，满足快速启机要求充电方式有严格要求，要采用温度作为补偿，充电时间510小时二、系统技术特点（2）项目超级电容铅酸电池放电性能功率密度高，放电流能力大，可达几百安培，供电正常时快速补充变桨伺服驱动系统的尖峰电流，变桨系统电源峰值电流小能量型，放电电流一般只有几十安，放电电流过大对电池寿命有影响，变桨系统电源峰值电流较大状态监测电压信号基本能表征电池能量，电池放

8、电时电压随之下将，放电终止后电池电压不能自动恢复，只有随着充电过程电压快速恢复电池电压不能表征其能量状态，存在“虚电”的可能性使用维护成本目前世界最知名的超级电容一套成本在3.3万元左右，综合考虑铅酸蓄电池人工维护成本、故障损失后果、超级电容实现快速启动带来的发电效益以及超级电容价格逐年下降，超级电容已显出优势超级电容寿命按8年计，期间铅酸蓄电池需更换2次，总成本在2.85万元左右二、系统技术特点（2）良好的密封设计系统安全性、可靠性高防雷和浪涌保护功能完善二、系统技术特点（2）大散热板结构人机界面友好，调试和维护方便满足低电压穿越（LVRT）要求轴柜选用大散热板散热，能满足大多数使用环境的要

9、求，散热板加装了散热风扇，能满足炎热环境的运行需求。二、系统技术特点（3）电源输入范围宽二、系统技术特点（4）电网要求项目电网要求华电天仁变桨系统电压当电网电压在0.85Un1.3Un 区间内波动时，变桨系统的运行能力要符合下述技术规定：1）变桨系统的过电压保护定值为1.3Un，动作时限为0.1s。2）变桨系统的低电压保护定值符合GB/T 19963-2005风电场接入电力系统技术规定对低电压穿越的要求。3）当电网在1.15Un 运行时，变桨系统至少可运行0.5s。4）当电网电压在0.9Un1.1Un 区间（含0.9Un、1.1Un）时，变桨系统可长期正常运行。当电网电压在0.8Un1.2Un

10、区间时，变桨系统可长期正常运行。当电网电压在1.3Un时，可持续工作0.3s。频率47Hz52Hz45Hz65Hz固安华电天仁控制设备（固安华电天仁）是北京华电天仁电力控制技术的生产基地，2010年1月正式运营，目前主要从事风电机组变桨控制系统的生产工作。固安华电天仁厂房面积13700平方米，现有员工154人，变桨系统年产能达到2000套。三、系统生产组织情况三、系统生产组织情况固安华电天仁组织结构四、系统质量控制通过劳氏ISO9001质量体系论证（一）（二）系统已通过CE认证四、系统质量控制在整个系统生产测试过程中牢固树立“质量就是生命”、“细节决定成败”的理念，执行严格的质量考核体系（三）

11、四、系统质量控制伺服驱动器、变桨电机、超级电容、PLC控制器等系统核心部件全部采用国外进口且成熟应用的产品（四）四、系统质量控制部件选型设计，均进行严酷的环境试验测试，确保现场工作正常（五）从物料入厂检验配料组装测试包装出厂整个生产过程各环节全程实施严格质量监控，所有产品出厂前进行全功能的带电运行测试（六）四、系统质量控制振动测试振动测试机械振动数值 正弦稳态振动频率:5-18Hz，位移振幅：加速度:2g测试时间长度: X、Y、Z轴各做4小时备注：完成上述振动测试后，Z轴采用5g加速度测试1小时机械冲击:最大冲击加速度30g,冲击持续时间为30ms,X、Y、Z轴正反方向各三次。 四、系统质量控

12、制低气压测试针对龙源那曲超高海拔风机进行变桨系统低气压环境测试使用地点的海拔高度/m010002000300040005000相应大气气压/kPa101.390.079.570.161.754.0电气间隙修正系数以零海拔为基准1.001.131.271.451.641.88以1000mm海拔为基准0.891.001.131.281.461.67以2000mm海拔为基准0.780.881.001.131.291.47四、系统质量控制低气压测试针对龙源那曲超高海拔风机进行变桨系统低气压环境测试四、系统质量控制建立完整的产品档案，包括物料入库检查记录、生产过程记录、检查测试记录、关键部件序列号记录、软硬件版本记录、整机厂轮毂