華銳15MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)電氣部分

華銳15MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)電氣部分第1頁/共77頁02:33:322Control控制系統(tǒng)主要分為兩部分：通信回路控制面板遠(yuǎn)程PWM

遠(yuǎn)程PWM軟件的操作方法和現(xiàn)場的控制面板基本一致，建議在掌握控制面板的使用方法后，再學(xué)習(xí)PWM軟件的使用。第2頁/共77頁02:33:323Control－通訊回路第3頁/共77頁02:33:324Control－通訊回路第4頁/共77頁02:33:325Control－控制面板優(yōu)點只有一個接口 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單、使用、可靠第5頁/共77頁02:33:326Control－控制面板可以操作的對象：風(fēng)機(jī)的啟動、停止變槳的啟動、停止剎車的啟動、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)的操作第6頁/共77頁02:33:327Control－控制面板可以查看的參數(shù)信息風(fēng)機(jī)所處的狀態(tài)例如：運行、停機(jī)、故障查看即時的故障信息例如：故障代碼、簡單描述各個設(shè)備的即時參數(shù)例如：溫度、電壓、角度各個設(shè)備所處的狀態(tài)例如：啟動、停止信息的記錄例如：發(fā)電量、發(fā)電時間、耗電量第7頁/共77頁02:33:328Control－控制面板第8頁/共77頁02:33:329Control－菜單內(nèi)容第9頁/共77頁02:33:3210Control－WPM遠(yuǎn)程的WPM操作有Server、Local組成Server用于整個風(fēng)場的管理Local用于單個風(fēng)機(jī)的管理其操作方法和使用控制面板基本一致control第10頁/共77頁02:33:3211主程序界面第11頁/共77頁02:33:3212群操作第12頁/共77頁02:33:3213風(fēng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電狀態(tài)不在線狀態(tài)故障狀態(tài)第13頁/共77頁02:33:3214查看某臺風(fēng)機(jī)的詳細(xì)信息單擊主界面內(nèi)某臺風(fēng)機(jī)即可第14頁/共77頁02:33:3215某臺風(fēng)機(jī)主界面第15頁/共77頁02:33:3216命令欄詳細(xì)信息第16頁/共77頁02:33:3217實時數(shù)據(jù)POWER一分鐘有功功率WINSPE一秒鐘平均風(fēng)速IWINFIL五分鐘平均風(fēng)速第17頁/共77頁02:33:3218Spe.Con發(fā)電機(jī)檢測速度Spe.Rot輪轂檢測速度速度第18頁/共77頁02:33:3219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角度第19頁/共77頁02:33:3220溫度第20頁/共77頁02:33:3221歷史數(shù)據(jù)-故障

第21頁/共77頁02:33:3222歷史數(shù)據(jù)-故障

第22頁/共77頁02:33:3223歷史數(shù)據(jù)-總計數(shù)器

第23頁/共77頁02:33:3224歷史數(shù)據(jù)-功率曲線

風(fēng)頻發(fā)電量第24頁/共77頁02:33:3225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)向測試儀。風(fēng)速儀可以測量風(fēng)速、風(fēng)向、和外界溫度。通過防雷模塊、串行通訊數(shù)據(jù)線傳給從站PLC。通過對風(fēng)向的測試，確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與正風(fēng)向之間的夾角。通過對風(fēng)速的檢測，從而限制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)第25頁/共77頁02:33:3226工作概況風(fēng)速范圍 0～65m/s風(fēng)向范圍 0～360°溫度范圍 -40～+70°C加熱功能第26頁/共77頁02:33:3227工作原理風(fēng)速和風(fēng)向的測量測量結(jié)果處理為瞬時風(fēng)速、5min的平均風(fēng)速第27頁/共77頁02:33:3228信號采集和通訊協(xié)議風(fēng)速風(fēng)向儀與RS232/RS485轉(zhuǎn)換設(shè)備的RS485接口連接根據(jù)轉(zhuǎn)換接口撥碼設(shè)置不同，連接方式也不同。PLC與風(fēng)速儀間數(shù)據(jù)傳輸遵照RS232協(xié)議風(fēng)速儀信號有RXD＋、RXD－、TXD＋、TXD－、24V電源。6（RXB）53（TXB）47（RXA）24（TXA）1雙工模式（8、9off）6（RXB）4＋57（RXA）1＋2單工模式（8、9on）RS422接口端子風(fēng)速儀接口端子工作模式單工雙工使用中第28頁/共77頁02:33:3229偏航變頻器偏航變頻器與從站PLC連接，PLC通過CAN總線與偏航變頻器通訊。偏航變頻器內(nèi)部有獨立的程序。PLC內(nèi)對偏航變頻器有設(shè)置程序。偏航變頻器需要380VAC，經(jīng)過PLC的程序要求，控制偏航變頻器動作。第29頁/共77頁02:33:3230偏航用變頻器為開環(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)：即一臺變頻器控制四臺電機(jī)。軟件上，變槳用變頻器采用開環(huán)控制，由PLC接受凸輪的位置反饋信號，并向變頻器發(fā)出速度控制指令、啟動時間等信息，從而調(diào)節(jié)了偏航角度。偏航變頻器第30頁/共77頁02:33:3231偏航變頻器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CANopen將相關(guān)頻率和啟動/停止命令傳送給偏航變頻器。 命令信號也決定了偏航的方向。手動模式手動模式通過連接手動控制盒連接完成。在手動模式下，偏航變頻器通過手動操作盒上的兩個按鈕控制。輸入信號F（手動偏航）：向左偏航輸入信號R（手動偏航）：向右偏航第31頁/共77頁02:33:3232手動偏航利用三相380V交流電源和手動控制盒即可實現(xiàn)。第32頁/共77頁02:33:3233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)通過偏航齒輪箱與偏航大齒圈咬合。偏航電機(jī)有溫度控制開關(guān)保護(hù)電機(jī)在正常溫度范圍內(nèi)工作。第33頁/共77頁02:33:3234偏航電機(jī)

剎車反饋溫度控制開關(guān)第34頁/共77頁02:33:3235旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器主要執(zhí)行兩個任務(wù)第一，檢測機(jī)艙偏航超出工作位置。第二，計算偏航旋轉(zhuǎn)角度。第35頁/共77頁02:33:3236偏航系統(tǒng)的功能是什么?在安裝時配合葉輪吊裝調(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)的動作四個偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的偏航計數(shù)器對偏航角度進(jìn)行計算，反饋報警信號左右方向偏航極限限制報警偏航系統(tǒng)第36頁/共77頁02:33:3237為什么我們需要制動器?應(yīng)用于以下情況：過速緊急停機(jī)風(fēng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)時為了鎖上葉輪鎖Brake－主要功能第37頁/共77頁02:33:3238Brake－傳感器剎車壓力傳感器剎車調(diào)整傳感器剎車打開反饋剎車調(diào)整反饋剎車警告?zhèn)鞲衅鲃x車片磨損報警第38頁/共77頁02:33:3239Oil－原則油冷的目的是什么?為齒輪箱潤滑冷卻齒輪油組成齒輪箱油冷泵、過濾器、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)定而決定油路第39頁/共77頁02:33:3240Water為什么要有水冷系統(tǒng)？對發(fā)電機(jī)、變頻器、機(jī)柜進(jìn)行冷卻。組成水泵、溫度感應(yīng)模塊沒有風(fēng)扇的冷卻器沒有過濾器傳感器：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第40頁/共77頁02:33:3241第41頁/共77頁02:33:3242水管分布第42頁/共77頁02:33:3243SL1500中變頻器功能介紹變頻器具有以下特點：系統(tǒng)元件按20年使用壽命設(shè)計。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。變頻器可以通過控制柜上的按鈕、PC機(jī)或者自動控制系統(tǒng)來操作。當(dāng)發(fā)出啟動信號時，變頻器可在設(shè)定的速度范圍內(nèi)自動運行或者由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)控制變頻器自動運行。緊湊、體積小。防護(hù)等級為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、防止變頻器溫度過高，保護(hù)器件和系統(tǒng)。第43頁/共77頁02:33:3244Converter第44頁/共77頁02:33:3245Converter第45頁/共77頁02:33:3246SL1500中變頻器功能介紹發(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)。第46頁/共77頁02:33:3247SL1500中變頻器功能介紹發(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，接受來自發(fā)電機(jī)的速度反饋并進(jìn)行解藕。第47頁/共77頁02:33:3248SL1500中變頻器功能介紹電機(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)第48頁/共77頁02:33:3249SL1500中變頻器功能介紹網(wǎng)側(cè)變頻器與電網(wǎng)連接。第49頁/共77頁02:33:3250LSC和GSC的目的電網(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)視第50頁/共77頁02:33:3251

變速恒頻發(fā)電機(jī)組具有以下優(yōu)點：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)的力矩和無功功率，降低了變頻器的造價。變頻器的最大容量僅為總機(jī)組容量的1/3左右。在最大輸出功率時，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)速時能夠根據(jù)風(fēng)速變化，在運行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；高風(fēng)速時儲存或釋放風(fēng)能量，提高傳動系統(tǒng)的柔性，使功率輸出更加平穩(wěn)。先進(jìn)的雙PWM變頻器，實現(xiàn)四象限運行。變速恒頻技術(shù)大幅延長了核心部件的使用壽命，同時顯著提高發(fā)電量。第51頁/共77頁02:33:3252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~~功率損耗第52頁/共77頁02:33:3253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)第53頁/共77頁02:33:3254

交流勵磁變速恒頻風(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)的三相低頻交流勵磁電流第54頁/共77頁02:33:3255并網(wǎng)過程演示第55頁/共77頁02:33:3256Pitch－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，通過調(diào)整葉片角度，來得到最佳的發(fā)電功率。當(dāng)風(fēng)速大于目標(biāo)風(fēng)速時，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最優(yōu)的水平。當(dāng)安全鏈斷開的時候，把葉片轉(zhuǎn)到順槳位置（安全運行），把風(fēng)輪當(dāng)成一個空氣動力學(xué)的剎車來使用。利用風(fēng)和葉輪的相互作用，減小擺動從而將機(jī)械負(fù)載最小化。變槳系統(tǒng)是如何實現(xiàn)的？從站PLC發(fā)出命令電氣變槳系統(tǒng)，3個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)。第56頁/共77頁02:33:3257

輪轂 軸承 小齒輪 避雷裝置 玻璃鋼外殼Pitch第57頁/共77頁02:33:3258結(jié)構(gòu)：

變槳制動器輪轂輪轂變槳控制柜變槳限位撞塊變槳接近開關(guān)緩沖器極限工作位置開關(guān)極限工作位置撞塊輪轂罩分隔壁導(dǎo)流帽變槳控制原理與功能第58頁/共77頁02:33:3259

滑環(huán)系統(tǒng) 每個葉片一個配備

-變槳機(jī)柜

-變槳驅(qū)動(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

-工作位置開關(guān)變槳機(jī)柜包括

-變槳變頻器,剎車斷路器,-總開關(guān),230VAC工組插頭

-機(jī)柜加熱器

-繼電器Pitch第59頁/共77頁02:33:3260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)有完整的空氣動力學(xué)故障保護(hù)。輪轂內(nèi)沒有電池。Pitch第60頁/共77頁02:33:3261Pitch第61頁/共77頁02:33:3262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，三個變槳變頻器通過逆變控制電機(jī)。軟件上，變槳用變頻器采用矢量控制，并進(jìn)行位置控制，從而對槳葉角度進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)。Pitch第62頁/共77頁02:33:3263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大約90度的調(diào)節(jié)范圍Pitch第63頁/共77頁02:33:3264兩個獨立的剎車系統(tǒng)：電氣－機(jī)械Pitch第64頁/共77頁02:33:3265Battery為什么要電池單元？確保在電網(wǎng)短時間掉電的時候風(fēng)機(jī)可以正常運行在掉電后，變槳系統(tǒng)可以安全停機(jī)掉電后，為控制系統(tǒng)提供24V電源第65頁/共77頁02:33:3266Battery第66頁/共77頁02:33:3267用途電池通過整流橋連接到普通的直流電源供電單元，確保變槳系統(tǒng)供電不會中斷。風(fēng)機(jī)在自動運行時，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，機(jī)柜加熱啟用。加熱控制通過PLC執(zhí)行。Battery第67頁/共77頁02:33:3268SafetyChain安全鏈的目的是什么？ －保護(hù)風(fēng)機(jī) －GL證書的一部分

—保護(hù)風(fēng)機(jī)的最后一道防線注意： －必須檢測 －決不允許修改 －錯誤是很嚴(yán)重的第68頁/共77頁02:33:3269SafetyChain24VDC供電,熔絲，急停發(fā)電機(jī)超速振動開關(guān)輪糓超速看門狗制動器位置工作位置變槳驅(qū)動存儲繼電器輪糓超速三個葉片故障制動器打開制動器關(guān)閉第69頁/共77頁02:33:3270SafetyChain認(rèn)真對待這些