变频器用户手册060510-旧电控系统.doc

PWE 1570/PWE 1577变频器用户手册华锐风电科技有限公司2006-05-10 目录1操作手册的使用说明111概述112安全注意事项12基本数据221基本参数2211环境条件2212 基本电气参数322基本结构及功能423控制柜外形尺寸43主要结构及原理631单线图632 PLC7321 PLC硬件7322 PLC程序结构73. 3偏航控制734变速恒频发电机控制835安全特性936变频器柜的冷却9361 功率半导体10362功率变频器11363 电源装置和控制器114调试125维护12FL1500机舱控制柜用户手册1操作手册的使用说明11概述本手册包括FL1570变频器系统使用说明，提供的内容可供用户进行以下工作： 快速熟悉变频器的性能 安全地进行与变频器有关的工作 操作变频器要获得变频器的可靠运行，延长其使用寿命，必须要遵照本手册的要求。本手册可起到补充培训的作用，但是不能代替培训。12安全注意事项只有经过安全教育并且熟悉电压、电流的有资格的人员才可以操作变频器系统控制柜。当出现恶劣天气，无论有没有雷电发生，所有的人员必须离开风机。在风机上工作必须在允许的风速范围内进行。在进行任何工作之前，必须获得可靠的天气预报的信息。操作变频器控制系统，必须熟悉机组的各种安全符号，以下为系统用到的各种符号：1人员防护装备符号戴安全帽！戴耳罩！穿防护服！戴安全手套！系安全带！穿防护鞋！2危险符号危险！表示对生命和健康有直接危险。电流危险！表示电流危险。悬挂载荷危险！表示悬挂载荷造成的危险。小心摔倒！表示有绊倒的危险。高温危险！表示高温危险。3警示符号未经许可禁止入内！此文字和符号表示该区域未经许可禁止入内。禁止吸烟！基本原则之一是整个设备内禁止吸烟。严禁明火！在有此标记的作业过程中禁止明火。4指示符号表示如此可迅速、安全地完成任务。2基本数据21基本参数211环境条件环境条件可分为3级：a）存储（根据EN 60721-3-1） 控制柜必须具有防风雨措施，储存在塔筒、机舱或者仓库中。b)运输（根据EN 60721-3-2）控制柜11紧固电气部件端部的螺栓。 必须具有防风雨措施，通过公路、铁路，航空或者海洋运输。必须使用起重机、升降机或者叉车搬运。C）应用（根据EN 60721-3-3）控制柜用在内陆和沿海地区。系统的环境条件如下：安装地点内陆和沿海地区 ， 2.2 kHz功率因数k0.95 i0.9滑差范围30%电压不对称2%电流不对称10%相对相，峰值，最高转子电压2 kV地对相，峰值，最高转子电压2 kV与电源的连接次数 30，000利用率 98%22基本结构及功能电控系统机舱控制部分包括三个柜，+CON100、+ CON101、+ CON102。+CON100为偏航及辅助控制柜，主要内容及功能包括：偏航控制、并网控制、 齿轮箱油冷却泵和冷却风扇控制、水冷泵控制、发电机和齿轮箱加热控制、控制柜加热、冷却风扇控制、雷电保护、电压电流传感器等。NCC300通过塔筒电缆引入400VAC、460VAC电压为其它两个机舱柜供电，同时为外部设备提供400VAC、230VAC电源。+CON100中装有偏航变频器用以完成对四台变频偏航电机的控制。此外，+CON100中还有计时表、能量计数器等装置。计时表用于显示定子侧接通的时间以及发电量。能量计数器用于计算发电机组本身运行消耗的能量。+ CON101为变频柜。主要内容及功能包括：变频器转子侧和网侧的滤波、四象限运行的电压源IGBT双馈电机变频控制器、变频器预充电电路、Corbar控制、水冷设备、变频器与控制系统的通讯设备、。主要完成对双馈异步感应发电机控制。+ CON102为PLC控制柜，所有的AI、DI以及CPU均在此柜中。主要内容及功能包括：PLC控制系统、变桨电池柜的充电控制，电池性能检测、风向风速仪的信号检测、齿轮箱油面、压力和温度的监测、安全链的控制、操作按钮、偏航系统的限位控制、状态指示灯。控制柜设有温度检测装置和湿度检测装置，温度控制在8，湿度控制在90。23控制柜外形尺寸控制柜的外形尺寸分别为：+CON100：1580mm1000mm600mm；+CON101：1580mm800mm600mm；+CON102：1580mm600mm600mm；+CON100和+CON101两边的加热器宽140mm。外形图如下图所示：共12页，第5页3主要结构及原理31单线图共12页，第12页32 PLC321 PLC硬件PLC的控制系统由位于机舱控制柜CON102内的两套CPU中央控制器（主站选用ABB公司的AC31系列的07 KT 98带有ARCENT端口，从站选用ABB公司的AC31系列的07 KT 97带有ARCENT端口）、两块WTDI92数字输入模块、一个WTAI91模拟输入模块和一个WTDCS100B双控制器系统组成。I/O模块采用分布式的，其中数字量输入点为93个，数字量输出点为47个，模拟量输入点为32个，模拟量输出点为10。机舱内的两个CPU用于整个控制系统的算法计算、传感器信号处理、执行器信号输出以及与IGBT变频器、变桨变频器、偏航变频器、塔筒控制柜PC100的WT97通讯。322 PLC程序结构PLC程序分为一个5ms扫描周期的A00_TASK_FAST任务,一个100ms扫描周期的A01_TASK-SLOW任务和一个10s扫描周期的 A02_TASK_TIME任务。这样区分的目的是为了取得充分时间优选的性能。在A00_TASK_FAST程序自身运行5秒以后，所有的程序都被调用。15ms扫描周期的A00_TASK_FAST任务用于RS232通讯、风机的初始化工作；时间响应要求较高的、关键信号的输入、输出、故障处理。2. 100ms扫描周期的A01_TASK-SLOW子程序用于时间要求较高的信号输入、输出、故障处理。3. 10s扫描周期的 A02_TASK_TIME任务用于处理一些时间要求不高的计算。3. 3偏航控制偏航系统主要根据风向风速检测装置反馈信号来实现桨叶的对风功能。它采用一台变频器同时驱动四台变频电机的驱动方式，开环控制。在变频器的输出端接入输出电抗器。变频器配有制动单元和制动电阻。380V的三相电源经过一个25A/1.17mH的电感滤波器以及一个无线电干扰滤波器与偏航变频器连接。偏航变频器采用CONTROL TECHNIQUES公司的UNI1405型号变频器。四台2.2kW的偏航电机与变频器同步并联连接。每台偏航电机都带有一个制动器，230VAC的电源通过一个继电器与四台制动器并联连接，该继电器的通断由偏航变频器输出控制。偏航制动器的反馈信号串联连接至偏航变频器，将制动器所处的状态反馈给变频器。每台偏航电机内都有一个温控开关，串联连接至变频器，用于保护偏航电机不因过热而损坏。变频器输入侧还留有辅助电源借口，用于安装时提供偏航动力。位于大齿圈处的检测开关将偏航位置及累计角度反馈至变频器，提供700度偏航（相当于机舱最大可能的旋转角度），防止电缆扭绞、实现机舱的自动解缆功能。在机舱触动极限开关时，应该使用钥匙开关，人工回复。辅助电源接口充分考虑了安装及维护的方便。34变速恒频发电机控制发电机组采用变速恒频发电机组的型式，其中电机为双馈异步发电机(DFIG)，变频器为交直交电压型矢量控制变频器，可实现恒功率和恒转矩控制。可以利用内部特性或者PLC输入一个设置点，以控制扭矩或功率。上升时间最高可以设置到15 ms。发电机以高效率在10002000r/min转速范围内工作，功率因数为1，在容性0.95感性0.9范围内可调。变频器控制器对其测量的温度，电压，电流，功率及供电系统(例如断相，不对称，电压误差，频率误差) 进行自动监控。变速恒频发电机组的结构示意图如图1所示。图1. 变速恒频发电机组的结构示意图双馈异步发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的变频器相连。变频器通过直流环节和整流器与电网连接，控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。在超同步发电时，通过定转子两个通道同时向电网馈送能量，这时脉冲整流器相当于逆变器将直流侧能量馈送回电网。在亚同步发电时，通过定子向电网馈送能量、转子吸收能量产生制动力矩使电机工作在发电状态。这时脉冲整流器相当于整流器从电网吸收能量。IGBT采用Semikron厂家的具有故障反馈、温度反馈模块。由于变频器和转子连接，其容量仅为系统容量的30，大大减小了变频器的体积和成本，同时软并网减小了对电网的冲击、延长系统的寿命。变频器具有内部传感器，确保安全运行。内部传感器说明范围精度供电电压 2 x 相对相 0 到830 Vrms 0.5 V 定子电压 2 x 相对相 0 到830 Vrms 0.5 V 连接电压0 到1300 Vdc 0.5 V 系统电流 2 x 总电流 -1500 A 到1500 A 0.5 A NWR 电流3 x 输出电流 0 到500 A 0.5 A GWR 电流3 x 输出电流 0 到500 A 0.5 A IGBT 温度在IGBT处测量 30 到120C 0.5C 控制柜温度在功率段测量 -25 到70C 0.5C 35安全特性控制柜有一个组合式紧急停止按钮/安全继电器。当按下紧急停止按钮时，所有的接触器和断路器立即断开。另外还可以顺序地切换端子排上的附加紧急停止按钮。安全继电器可以通过一个只能手动操作的单独的按钮复位。变频器控制器启动一个超速继电器，在超过可调节的超速参数时动作。该继电器的浮动触点位于控制系统的一个端子上。该变频器控制器对执行功能所需的全部熔断器进行监控，并将任何故障信息报告给控制系统。36变频器柜的冷却本系统必须有一个水冷却系统，功率半导体和控制柜采用独立的冷却回路。功率变频器的内部由安装在柜体侧面的一台空气水换热器冷却。电源装置和控制器也使用相同型号的空气水换热器冷却，位于柜体的另一侧。另外，在功率变频器中的功率半导体上还装有一个水空气换热器用于冷却功率半导体。图2.机舱控制柜冷却示意图注释：Einspeiseteil 电源装置 Leistungshalbleiter 功率半导体 Steuerung 控制器Wasser -水Leistungsumrichter 功率变频器Luft -空气 361 功率半导体 注水压力:2.2 bar散热量 7 kW7 kW散热条件:30 l/min; 40 C供水最高温度:45 C最大压力6 bar流量:15-30 l/min,流动过程中的压降:在30 l/min时为1 bar在15 l/min时为0.4 bar362功率变频器用于冷却变频器内部的水空气冷却器安装在变频器柜（CON101）侧面。注水压力:2.2 bar冷却形式:空气水换热器散热量 PV:-功率变频器1.5 kW1.5 kW的散热条件:12 l/min; 40 C供水最高温度:45 C冷却器类型:Pfannenberg PWS 7402 流动过程中的压降:在 15 l/min时为0.65 bar在 10 l/min 时为0.3 bar在7.5 l/min 时为0.15 bar363 电源装置和控制器冷却电源装置和控制器的水空气冷却器安装在开关柜（CON100）侧面。注水压力:2.2 bar冷却形式:空气水换热器散热量 PV:-电源装置, 控制器1.5 kW1.5 kW的散热条件:12 l/min; 40 C供水最高温度:45 C冷却器类型:Pfannenberg PWS 7402 流动过程中的压降:在 15 l/min时为0.65 bar在 10 l/min 时为0.3 bar在7.5 l/min 时为0.15 bar为了保护功率半导体、防止冷凝水，在低温起动时要首先干燥变频器内部。功率半导体之前的阀在变频器干燥过程中关闭。变频器内的加热器和风扇运行，进行干燥。这个过程继续，直到温度上升到露点以上。然后，变频器开始工作，双通阀打开。空气水换热器前面的三通混和器保持关闭状态，直到达到+10C。混和器打开后，到换热器的通路打开。4调试见附录2文件017.0017.01B。5维护功率变频器和机舱控制柜(+CON100,+CON101,+CON102)第一年每3个月维护一次，以后每6个月维护一次。维护的项目如下：1 目检(电气部件，电线、控制柜标签等)。2 检查控制柜安装。3 检查电缆入口及其安装。4 目检电线电缆是否有损坏 (如磨破点)。5 检查所有电线电缆和连接器，检查导线