15MW风力发电机组培训(电气部分)课件

1、*1概述*1概述*2主要内容电控部分主要由以下几个方面组成：Training 1500 ControlTraining 1500 YawTraining 1500 Brake Training 1500 OilTraining 1500 WaterTraining 1500 ConverterTraining 1500 pitchTraining 1500 BatteryTraining 1500 Safety ChainTraining 1500 Other*2主要内容电控部分主要由以下几个方面组成：*3Control控制系统主要分为两部分：通信回路控制面板远程PWM远程PWM软件的操作方法

2、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。*3Control控制系统主要分为两部分：*4Control通讯回路*4Control通讯回路*5Control通讯回路*5Control通讯回路*6Control控制面板优点只有一个接口位于控制柜NCC310柜门连接到主站PLC位于控制柜TBC100柜门连接到塔基PLC不需要额外的操作软件简单、使用、可靠*6Control控制面板优点*7Control控制面板可以操作的对象：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*7Control控制

3、面板可以操作的对象：*8Control控制面板可以查看的参数信息风机所处的状态例如：运行、停机、故障查看即时的故障信息例如：故障代码、简单描述各个设备的即时参数例如：温度、电压、角度各个设备所处的状态例如：启动、停止信息的记录例如：发电量、发电时间、耗电量*8Control控制面板可以查看的参数信息*9Control控制面板*9Control控制面板*10Control菜单内容*10Control菜单内容*11ControlWPM远程的WPM操作有Server、Local组成Server用于整个风场的管理Local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control*11Contr

4、olWPM远程的WPM操作有Server、*12主程序界面*12主程序界面*13群操作*13群操作*14风机状态发电状态不在线状态故障状态*14风机状态发电状态不在线状态故障状态*15查看某台风机的详细信息单击主界面内某台风机即可*15查看某台风机的详细信息单击主界面内某台风机即可*16某台风机主界面*16某台风机主界面*17命令栏详细信息*17命令栏详细信息*18实时数据POWER一分钟有功功率WINSPE一秒钟平均风速IWINFIL五分钟平均风速*18实时数据POWER一分钟有功功率WINSPE一秒钟平均*19Spe.Con发电机检测速度Spe.Rot轮毂检测速度速度*19Spe.Con发

5、电机检测速度Spe.Rot轮毂检测速度*20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*20变桨IhububTor 变桨电机力矩Hub*21温 度*21温 度*22历史数据-故障 *22历史数据-故障 *23历史数据-故障 *23历史数据-故障 *24历史数据-总计数器 *24历史数据-总计数器 *25历史数据-功率曲线 风频发电量*25历史数据-功率曲线 风频发电量*26工作概况SL1500风力发电机组目前使用的是超声波风速风向测试仪。风速仪可以

6、测量风速、风向、和外界温度。通过防雷模块、串行通讯数据线传给从站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*26工作概况SL1500风力发电机组目前使用的是超声波风速*27工作概况风速范围065m/s风向范围0360 温度范围-40+70C加热功能*27工作概况风速*28工作原理风速和风向的测量测量结果处理为瞬时风速、5min的平均风速*28工作原理风速和风向的测量*29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RS23

7、2协议风速仪信号有RXD、RXD、TXD、TXD、24V电源。6（RXB）53（TXB）47（RXA）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*29信号采集和通讯协议风速风向仪与RS232/RS485转*30偏航变频器偏航变频器与从站PLC连接，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内对偏航变频器有设置程序。偏航变频器需要380VAC，经过PLC的程序要求，控制偏航变频器动作。*30偏航变频器偏航变频器与从站PLC连接，PLC通过CAN*31偏

8、航用变频器为开环系统。硬件上，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，变桨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，从而调节了偏航角度。偏航变频器*31偏航用变频器为开环系统。偏航变频器*32偏航变频器偏航变频器存在以下两种操作模式：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/停止命令传送给偏航变频器。命令信号也决定了偏航的方向。手动模式手动模式通过连接手动控制盒连接完成。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

9、号R（手动偏航）：向右偏航*32偏航变频器偏航变频器存在以下两种操作模式：*33手动偏航利用三相380V交流电源和手动控制盒即可实现。*33手动偏航利用三相380V交流电源和手动控制盒即可实现。*34偏航电机偏航电机的额定工作电压是380VAC，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。*34偏航电机偏航电机的额定工作电压是380VAC，额定功率*35偏航电机 刹车反馈 温度控制开关*35偏航电机 刹车反馈 *36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。*36旋转编码器旋转编

10、码器主要执行两个任务*37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限制报警偏航系统*37偏航系统的功能是什么?偏航系统*38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Brake主要功能*38为什么我们需要制动器?Brake主要功能*39Brake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*39

11、Brake传感器刹车压力传感器*40Oil原则油冷的目的是什么?为齿轮箱润滑冷却齿轮油组成齿轮箱油冷泵、过滤器、温度传感器油冷风扇工作情况到齿轮箱和冷却系统分两套回路由参数的设定而决定油路*40Oil原则油冷的目的是什么?*41Water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在软件中不起作用*41Water为什么要有水冷系统？*42*42*43水管分布*43水管分布*44SL1500中变频器功能介绍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

12、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。*44SL1500中变频器功能介绍变频器具有以下特点：*45Converter*45Converter*46Converter*46Conv

13、erter*47SL1500中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。*47SL1500中变频器功能介绍发电机用变频器。*48SL1500中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。*48SL1500中变频器功能介绍发电机侧变频器与发电机转子*49SL1500中变频器功能介绍电机侧变频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*49SL1500中变频器功能介绍电机侧变频器*50SL1500中变频器

14、功能介绍网侧变频器与电网连接。*50SL1500中变频器功能介绍网侧变频器与电网连接。*51LSC和GSC的目的电网侧变频器控制DC母线预充电线路滤波同步处理电网监视*51LSC和GSC的目的电网侧变频器*52 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。变频器的最大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。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

15、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。 *52 变速恒频发电机组具有以下优点：*53直驱发电机能量流图93.2% 电网100%变频器发电机4.0%2.8%功率损耗功率损耗*53直驱发电机能量流图93.2% 电网100%变频器发电机*54双馈感应电机能量流图77.8%100%19.4%0.8% 能量损耗变频器18.6%96.4% 电网2.8%发电机*54双馈感应电机

16、能量流图77.8%100%19.4%0*55 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*55 交流励磁变速恒频风力发电机*56并网过程演示*56并网过程演示*57Pitch主要功能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），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

17、载最小化。变桨系统是如何实现的？从站PLC发出命令电气变桨系统，3个由变频器控制的变桨伺服电机间接变速装置。机舱内的电池系统。*57Pitch主要功能*58轮毂轴承小齿轮避雷装置玻璃钢外壳Pitch*58Pitch*59结构： 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控制原理与功能*59结构： 变桨制动器轮毂轮毂变桨控制柜变桨限位撞块变桨接*60滑环系统每个叶片一个配备 - 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 - 变桨变频器

18、, 刹车断路器, - 总开关, 230VAC 工组插头 - 机柜加热器 - 继电器Pitch*60滑环系统Pitch*61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。Pitch*61Pitch*62Pitch*62Pitch*63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。Pitch*63变桨用变频器为伺服系统。Pitch*64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90度的调节范围Pitch

19、*64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90*65两个独立的刹车系统：电气机械Pitch*65Pitch*66Battery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*66Battery为什么要电池单元？*67Battery*67Battery*68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。Battery*68用途 Battery*69Safety Chain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*69Safety Chain安全链的目的是什么？*70Safety Chain24VDC供电, 熔丝，急停发电机超速振动开关轮糓超速看门狗制动器位置工作位置变桨驱动存储继电器轮糓超速三个叶片故障制动器打开制动器关闭*70Safety Chain