風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)培訓(xùn)

十一、電控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

＋NCC3×0機(jī)艙控制柜控制柜內(nèi)電氣元件分布3

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)4控制系統(tǒng)主要分為兩部分：通信回路控制面板遠(yuǎn)程WPM遠(yuǎn)程WPM軟件的操作方法和現(xiàn)場(chǎng)控制面板基本一致，建議在掌握控制面板的使用方法后，再學(xué)習(xí)WPM軟件的使用。5

Control－通訊回路6

Control－通訊回路7

Control－控制面板優(yōu)點(diǎn)只有一個(gè)接口 位于控制柜NCC310柜門 連接到主站PLC 位于控制柜TBC100柜門 連接到塔基PLC不需要額外的操作軟件簡(jiǎn)單、使用、可靠8可以操作的對(duì)象：風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止變槳的啟動(dòng)、停止剎車的啟動(dòng)、停止變頻器的相關(guān)操作偏航的操作油冷系統(tǒng)的操作水冷系統(tǒng)的操作加熱系統(tǒng)的操作

Control－控制面板9可以查看的參數(shù)信息風(fēng)機(jī)所處的狀態(tài)例如：運(yùn)行、停機(jī)、故障查看即時(shí)的故障信息例如：故障代碼、簡(jiǎn)單描述各個(gè)設(shè)備的即時(shí)參數(shù)例如：溫度、電壓、角度各個(gè)設(shè)備所處的狀態(tài)例如：?jiǎn)?dòng)、停止信息的記錄例如：發(fā)電量、發(fā)電時(shí)間、耗電量

Control－控制面板10

Control－控制面板11

Control－菜單內(nèi)容12

Control－WPM遠(yuǎn)程的WPM操作有Server、Local組成Server用于整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的管理Local用于單個(gè)風(fēng)機(jī)的管理其操作方法和使用控制面板基本一致13

主程序界面

Control－WPM14

群操作

Control－WPM15風(fēng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電狀態(tài)不在線狀態(tài)故障狀態(tài)

Control－WPM16

查看某臺(tái)風(fēng)機(jī)的詳細(xì)信息

單擊主界面內(nèi)某臺(tái)風(fēng)機(jī)即可

Control－WPM17

某臺(tái)風(fēng)機(jī)主界面

Control－WPM18

命令欄詳細(xì)信息

Control－WPM19實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

Control－WPM20速度

Control－WPM21變槳Ihub１ＨubTor變槳１電機(jī)力矩Ihub２ＨubTor變槳２電機(jī)力矩Ihub３ＨubTor變槳３電機(jī)力矩HubPos001 葉片1角度HubPos002 葉片2角度HubPos003 葉片3角度

Control－WPM22

溫度

Control－WPM23

歷史數(shù)據(jù)-故障

Control－WPM24

歷史數(shù)據(jù)-故障

Control－WPM25

歷史數(shù)據(jù)-總計(jì)數(shù)器

Control－WPM26歷史數(shù)據(jù)-功率曲線

風(fēng)頻發(fā)電量

Control－WPM27

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)28偏航系統(tǒng)的功能是什么?在安裝時(shí)配合葉輪吊裝調(diào)整機(jī)艙方向，最大限度的吸收風(fēng)能組成風(fēng)速風(fēng)向儀偏航變頻器偏航電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器工作情況偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機(jī)的動(dòng)作四個(gè)偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的偏航計(jì)數(shù)器對(duì)偏航角度進(jìn)行計(jì)算，反饋報(bào)警信號(hào)左右方向偏航極限限制報(bào)警

偏航系統(tǒng)風(fēng)速風(fēng)向儀工作概況工作原理信號(hào)采集和通訊協(xié)議30

工作概況SL1500風(fēng)力發(fā)電機(jī)組目前使用的是超聲波風(fēng)速風(fēng)向測(cè)試儀。風(fēng)速儀可以測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向、和外界溫度。通過(guò)防雷模塊、串行通訊數(shù)據(jù)線傳給從站PLC。通過(guò)對(duì)風(fēng)向的測(cè)試，確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與正風(fēng)向之間的夾角。通過(guò)對(duì)風(fēng)速的檢測(cè)，從而限制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)31風(fēng)速范圍 0～65m/s風(fēng)向范圍 0～360°溫度范圍 -40～+70°C加熱功能

工作概況32風(fēng)速和風(fēng)向的測(cè)量測(cè)量結(jié)果處理為瞬時(shí)風(fēng)速、5min的平均風(fēng)速

工作原理33

信號(hào)采集和通訊協(xié)議偏航系統(tǒng)的功能是什么?在安裝時(shí)配合葉輪吊裝調(diào)整機(jī)艙方向，最大限度的吸收風(fēng)能組成風(fēng)速風(fēng)向儀偏航變頻器偏航電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器工作情況偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機(jī)的動(dòng)作四個(gè)偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的偏航計(jì)數(shù)器對(duì)偏航角度進(jìn)行計(jì)算，反饋報(bào)警信號(hào)左右方向偏航極限限制報(bào)警35

偏航變頻器偏航變頻器與從站PLC連接，PLC通過(guò)CAN總線與偏航變頻器通訊。偏航變頻器內(nèi)部有獨(dú)立的程序。PLC內(nèi)對(duì)偏航變頻器有設(shè)置程序。偏航變頻器需要380VAC，經(jīng)過(guò)PLC的程序要求，控制偏航變頻器動(dòng)作。36偏航用變頻器為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。硬件上，偏航用變頻器采用了一拖多的控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：即一臺(tái)變頻器控制四臺(tái)電機(jī)。軟件上，變槳用變頻器采用開(kāi)環(huán)控制，由PLC接受凸輪的位置反饋信號(hào)，并向變頻器發(fā)出速度控制指令、啟動(dòng)時(shí)間等信息，從而調(diào)節(jié)了偏航角度。

偏航變頻器37偏航變頻器存在以下兩種操作模式：PLC模式偏航變頻器在PLC模式下工作，由PLC經(jīng)過(guò)CANopen將相關(guān)頻率和啟動(dòng)/停止命令傳送給偏航變頻器。 命令信號(hào)也決定了偏航的方向。手動(dòng)模式手動(dòng)模式通過(guò)連接手動(dòng)控制盒連接完成。在手動(dòng)模式下，偏航變頻器通過(guò)手動(dòng)操作盒上的兩個(gè)按鈕控制。輸入信號(hào)F（手動(dòng)偏航）：向左偏航輸入信號(hào)R（手動(dòng)偏航）：向右偏航

偏航變頻器38

手動(dòng)偏航利用三相380V交流電源和手動(dòng)控制盒即可實(shí)現(xiàn)。偏航系統(tǒng)的功能是什么?在安裝時(shí)配合葉輪吊裝調(diào)整機(jī)艙方向，最大限度的吸收風(fēng)能組成風(fēng)速風(fēng)向儀偏航變頻器偏航電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器工作情況偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機(jī)的動(dòng)作四個(gè)偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的偏航計(jì)數(shù)器對(duì)偏航角度進(jìn)行計(jì)算，反饋報(bào)警信號(hào)左右方向偏航極限限制報(bào)警40

偏航電機(jī)偏航電機(jī)的額定工作電壓是380VAC，額定功率2.2kW偏航電機(jī)通過(guò)偏航齒輪箱與偏航大齒圈咬合。偏航電機(jī)有溫度控制開(kāi)關(guān)保護(hù)電機(jī)在正常溫度范圍內(nèi)工作。41

剎車反饋溫度控制開(kāi)關(guān)

偏航電機(jī)偏航系統(tǒng)的功能是什么?在安裝時(shí)配合葉輪吊裝調(diào)整機(jī)艙方向，最大限度的吸收風(fēng)能組成風(fēng)速風(fēng)向儀偏航變頻器偏航電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器工作情況偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機(jī)的動(dòng)作四個(gè)偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的偏航計(jì)數(shù)器對(duì)偏航角度進(jìn)行計(jì)算，反饋報(bào)警信號(hào)左右方向偏航極限限制報(bào)警43

旋轉(zhuǎn)編碼器

旋轉(zhuǎn)編碼器主要執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)第一，檢測(cè)機(jī)艙偏航超出工作 位置。第二，計(jì)算偏航旋轉(zhuǎn)角度。44

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)45為什么我們需要制動(dòng)器?應(yīng)用于以下情況：過(guò)速緊急停機(jī)風(fēng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)時(shí)為了鎖上葉輪鎖

Brake－主要功能46剎車壓力傳感器剎車調(diào)整傳感器剎車打開(kāi)反饋剎車調(diào)整反饋剎車警告?zhèn)鞲衅鲃x車片磨損報(bào)警Brake－傳感器47

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)48Oil－原則油冷的目的是什么?為齒輪箱潤(rùn)滑冷卻齒輪油組成齒輪箱油冷泵、過(guò)濾器、溫度傳感器油冷風(fēng)扇工作情況到齒輪箱和冷卻系統(tǒng)分兩套回路由參數(shù)的設(shè)定而決定油路49

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)50

Water為什么要有水冷系統(tǒng)？對(duì)發(fā)電機(jī)、變頻器、機(jī)柜進(jìn)行冷卻。組成水泵、溫度感應(yīng)模塊沒(méi)有風(fēng)扇的冷卻器沒(méi)有過(guò)濾器傳感器：冷水溫度、熱水溫度、水壓力狀況溫度感應(yīng)模塊在軟件中不起作用51

Water52

水管分布53

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)54Converter55Converter56功能介紹變頻器具有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)元件按20年使用壽命設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可在恒定的轉(zhuǎn)矩或功率下工作，突變轉(zhuǎn)矩和作用在機(jī)械部件上的合力被有效地減到最小，因此使用壽命更長(zhǎng)。變頻器可以通過(guò)控制柜上的按鈕、PC機(jī)或者自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)操作。當(dāng)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，變頻器可在設(shè)定的速度范圍內(nèi)自動(dòng)運(yùn)行或者由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)控制變頻器自動(dòng)運(yùn)行。緊湊、體積小。防護(hù)等級(jí)為IP55，有效的防塵防水。冷卻系統(tǒng)采用空水冷冷卻方式。功率變頻器內(nèi)部通過(guò)位于柜側(cè)的空氣－水換熱器進(jìn)行冷卻。此外在功率變頻器內(nèi)有一套專門冷卻功率半導(dǎo)體的空氣－水換熱器。有效散熱、防止變頻器溫度過(guò)高，保護(hù)器件和系統(tǒng)。57發(fā)電機(jī)用變頻器。硬件上，發(fā)電機(jī)用變頻器為IGBT整流變頻器，SVPWM(空間矢量脈寬調(diào)制)技術(shù)。功能介紹58發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連。功率容量上，兩倍于網(wǎng)側(cè)變頻器。軟件上，發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器采用矢量控制，接受來(lái)自發(fā)電機(jī)的速度反饋并進(jìn)行解藕。功能介紹59電機(jī)側(cè)變頻器發(fā)電機(jī)力矩控制功率因數(shù)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)同步速度監(jiān)視Crowbar觸發(fā)功能介紹60網(wǎng)側(cè)變頻器與電網(wǎng)連接。功能介紹61電網(wǎng)側(cè)變頻器控制DC母線預(yù)充電線路濾波同步處理電網(wǎng)監(jiān)視功能介紹62

變速恒頻發(fā)電機(jī)組具有以下優(yōu)點(diǎn)：雙饋異步發(fā)電機(jī)只處理轉(zhuǎn)差能量就可以控制電機(jī)的力矩和無(wú)功功率，降低了變頻器的造價(jià)。變頻器的最大容量?jī)H為總機(jī)組容量的1/3左右。在最大輸出功率時(shí)，轉(zhuǎn)子和定子共發(fā)出1.5MW的電能。轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié),調(diào)速范圍為發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速的33.3％。降低控制系統(tǒng)成本、減少系統(tǒng)損耗，提高效率。功率因數(shù)可調(diào)，發(fā)電機(jī)組具有無(wú)功功率控制能力，功率因數(shù)可恒為1。根據(jù)需要，功率因數(shù)可在額定電壓下最大達(dá)到容性0.95，感性0.90。低風(fēng)速時(shí)能夠根據(jù)風(fēng)速變化，在運(yùn)行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；高風(fēng)速時(shí)儲(chǔ)存或釋放風(fēng)能量，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性，使功率輸出更加平穩(wěn)。先進(jìn)的雙PWM變頻器，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。變速恒頻技術(shù)大幅延長(zhǎng)了核心部件的使用壽命，同時(shí)顯著提高發(fā)電量。63直驅(qū)發(fā)電機(jī)能量流圖93.2%電網(wǎng)100%變頻器發(fā)電機(jī)4.0%2.8%功率損耗~~功率損耗64雙饋感應(yīng)電機(jī)能量流圖77.8%~~100%19.4%0.8%能量損耗變頻器18.6%96.4%電網(wǎng)2.8%發(fā)電機(jī)65

交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，其中省略了變壓器、濾波器等構(gòu)件。其中定子接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組由頻率、相位、幅值都可以調(diào)節(jié)的三相低頻交流勵(lì)磁電流66

并網(wǎng)過(guò)程演示67

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)68Pitch－主要功能為什么要有變槳系統(tǒng)？在風(fēng)速小于目標(biāo)風(fēng)速時(shí)，通過(guò)調(diào)整葉片角度，來(lái)得到最佳的發(fā)電功率。當(dāng)風(fēng)速大于目標(biāo)風(fēng)速時(shí)，變槳系統(tǒng)調(diào)節(jié)葉片角度，控制風(fēng)機(jī)的速度和功率維持在一個(gè)最優(yōu)的水平。當(dāng)安全鏈斷開(kāi)的時(shí)候，把葉片轉(zhuǎn)到順槳位置（安全運(yùn)行），把風(fēng)輪當(dāng)成一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)的剎車來(lái)使用。利用風(fēng)和葉輪的相互作用，減小擺動(dòng)從而將機(jī)械負(fù)載最小化。變槳系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)的？從站PLC發(fā)出命令電氣變槳系統(tǒng)，3個(gè)由變頻器控制的變槳伺服電機(jī)間接變速裝置。機(jī)艙內(nèi)的電池系統(tǒng)。69

輪轂 軸承 小齒輪 避雷裝置 玻璃鋼外殼Pitch70變槳制動(dòng)器輪轂輪轂變槳控制柜變槳限位撞塊變槳接近開(kāi)關(guān)緩沖器極限工作位置開(kāi)關(guān)極限工作位置撞塊輪轂罩分隔壁導(dǎo)流帽Pitch71

滑環(huán)系統(tǒng) 每個(gè)葉片一個(gè)配備 -變槳機(jī)柜 -變槳驅(qū)動(dòng)(齒輪箱,補(bǔ)助馬達(dá)間接變速 裝置,編碼器，飛輪單元，剎車) -接近傳感器 -工作位置開(kāi)關(guān)變槳機(jī)柜包括-變槳變頻器,剎車斷路器,-總開(kāi)關(guān),230VAC工組插頭-機(jī)柜加熱器-繼電器Pitch72與其他類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，減少了元件的數(shù)量。剎車系統(tǒng)有完整的空氣動(dòng)力學(xué)故障保護(hù)。輪轂內(nèi)沒(méi)有電池。Pitch73Pitch74變槳用變頻器為伺服系統(tǒng)。硬件上，變槳用變頻器采用了一公共整流，三個(gè)變槳變頻器通過(guò)逆變控制電機(jī)。軟件上，變槳用變頻器采用矢量控制，并進(jìn)行位置控制，從而對(duì)槳葉角度進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)。Pitch75風(fēng)向順槳位置變槳電機(jī)小齒輪變槳齒輪邊緣工作位置約86度的調(diào)節(jié)范圍Pitch76兩個(gè)獨(dú)立的剎車系統(tǒng)：電氣－機(jī)械Pitch77

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)78

Battery為什么要電池單元？確保在電網(wǎng)短時(shí)間掉電的時(shí)候風(fēng)機(jī)可以正常運(yùn)行在掉電后，變槳系統(tǒng)可以安全停機(jī)掉電后，為控制系統(tǒng)提供24V電源79

Battery80用途電池通過(guò)整流橋連接到普通的直流電源供電單元，確保變槳系統(tǒng)供電不會(huì)中斷。風(fēng)機(jī)在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先要檢查電池系統(tǒng)是否正常。加熱溫度傳感器在電池柜內(nèi)，并由PLC控制。當(dāng)溫度在零度以下時(shí)，機(jī)柜加熱啟用。加熱控制通過(guò)PLC執(zhí)行。

Battery81

主要內(nèi)容電控部分主要由以下系統(tǒng)組成：控制系統(tǒng)偏航系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)油冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)變頻器變槳系統(tǒng)電池系統(tǒng)安全鏈其它系統(tǒng)82

SafetyChain安全鏈的目的是什么？ －保護(hù)