LUST变桨系统原理介绍.ppt

LUST变桨系统原理介绍,金风1.5MW机组变桨系统天源科创范瑞建,目录,一、结构简介二、内部通讯系统三、工作模式介绍四、安全链系统五、主要器件介绍,一结构简介,LUST变桨系统是一个以变桨位置为控制目标的伺服系统。它接收的控制命令只有：变桨位置、变桨速度、复位、急停以及heartbeat这5个信号；系统内部状态信号也通过总线传送给主控。,LUST变桨系统原理结构图,结构图讲解,三相动力电源、DP总线及安全链信号分别通过A1、B1、C1引入第一个变桨柜，并通过A2、B2、C2引入下一变桨柜。电网电源正常情况下，伺服驱动器PITCHMASTER直接驱动电机、2G3为辅助电路提供24V电源；电网掉电情况下，挂在PITCHMASTER直流母线上的超级电容投入工作，驱动电机运转，并通过2G2继续为辅助电路供电，完成顺桨。,结构图讲解,主旋转编码器E1反馈位置信息；旋转编码器E2与E1进行冗余比较；-4及94限位开关串入PITCHMASTER使能信号，作为PITCHMASTER失控的最后一道保护；旋转编码器损坏时会触发91限位开关。,二内部的通讯系统,1#柜中的6A3(EL6731)是变桨系统内部主站（Profibus-Master），变桨系统内部有：3个Pitchmaster、3个冗余旋编（E1、E2、E3）、2个倍福模块BK3150。主站6A3综合各个子站的信息，并把这些信息通过倍福PLC（CX9000）交换给6A2（EL6731-0010），由6A2与主控交换信息。,变桨DP通讯图,PitchMaster地址为41、42、43，实物中设定为十六进制位29、2A、2B；BK3150共两个，地址为52、53；冗余旋编地址为61、62、63,三工作模式介绍,变桨系统共分为种状态模式模式0：待机模式。该模式下表明变桨系统PitchMaster准备就绪、外围传感器状态正常、驱动与执行器正常待机。模式1：变桨模式。该模式下，变桨系统将通过ProfibusDP总线接收来自主控的变桨指令。并根据给定的位置、速度值驱动变桨电机，直至到达位置目标值。模式2；急停模式1。该模式执行过程采用闭环急停控制。模式2中，变桨速度为7/s，停机位置87.5。该模式在如下条件成立时执行：主控通过ProfibusDP总线给定紧急停机命令或系统安全链故障。模式3：急停模式2。该模式执行过程采用开环控制，当变桨系统发生主旋转编码器或变桨变频器电源故障时，系统将启用该模式，以最快10/s的变桨速度顺桨，直至撞到91限位开关。模式4：维护模式。在该模式下可以分别对各桨叶进行手动变桨。变桨速度为1/s。,工作模式之间的切换,四安全链系统,经过滑环进入1号变桨柜的安全链信号有3根线：1号与3号线是进入变桨柜的信号，2号线是由变桨反馈给主控的信号。当各柜子主断路器1F1闭合、PitchMaster自检正常信号（OSD04触点闭合）以及1#柜的8K9吸合，变桨会向主控反馈一个高电平，表明内部安全链正常。8K9只存在于1#柜，它由PLC控制，只有变桨内部无故障，才会吸合，吸合后1K1得电，将安全链OK的信号反馈给PitchMaster。,变桨安全链结构图,五主要器件介绍,伺服驱动器PitchMaster变桨电机备用电池蓄电池充电器（AC500）倍福模块限位开关旋转编码器,1.伺服驱动器PitchMaster,型号：CDE54.070D,输入电压：3400VAC+PE，额定电流54A/AC，最大电流144A/AC。PitchMaster是LUST变桨系统的核心伺服驱动器，穿墙式散热器安装在柜体背面，背面的散热片上安装有散热风扇。其内部集成了检测控制电路，实现位置、速度控制，如下图所示。内部控制电路具有2级隔离电源，提高EMC性能。SNT1为SNT2及数字量I/O供电，能够提供大的负载电流。SNT2为控制器、旋转编码器、模拟量I/O供电等供电。,内部工作原理,三相400V交流电压通过整流器整流成550V直流电压，再经过逆变转换成交流电压87VAC，提供给变桨电机。当系统断电时，使用接在直流母排上的超级电容电源（335V）,2.变桨电机,技术参数：型号：ZFG60So/4DGF112M-4FL工作制：S1额定功率：5.5kW额定电压：87VAC/50Hz，三角型接法额定电流：52A额定功率因数：COS0.82额定转速：1450min-1额定转矩:33Nm最大转矩（30second）:75Nm(till1450min-1)制动转矩:90Nm编码器:SSI冷却方式:独立风扇冷却绝缘等级:F保护等级:IP55,变桨电机结构图,3.备用电源,LUST变桨系统的备用电源为超级电容，24个（4组）电容模块串联，单个模块的容量是58F，总容量为2.43F。充满时，电容总电压335VDC，单个模块电压为83.75VDC。倍福KL3403模块检测超级电容电压备用电源存放在另个一个柜子内，与控制柜分离。,工作范围,总电压工作范围为335VDC1.5%中电压工作范围为251.251.5%低电压工作范围为167.51.5%,4.蓄电池充电器（AC500）,主要技术数据型号：AC500216V1.6A工作电压:230V50HzAC输出电压:335VDC输出电流:1.6A充电时LED灯为红色，充完电后指示灯为绿色，remoteoff信号为控制AC500的工作输出，rel1和rel2是AC500的OK反馈信号,5.倍福模块,CX9000-基本CPU模块,EL6731-PROFIBUS主站端子负责变桨内部和主控之间通信,5.倍福模块,6.限位开关,系统在-4、91和94分别有3个限位开关，型号：XCKJH29。-1限位开关在系统中已经取消。-4和94限位开关串入PITCHMASTER使能信号，触发后，驱动器停止工作，变桨电机也停止工作。,限位开关图,6.限位开关,PitchMaster内部进行了软件限位，即正常情况下叶片位置在小于-0.1、大于90范围内运行，限位开关一般不会触发。风机顺桨位置在87.5，且有0.2的允许偏差，即顺桨时候叶片在