风机电控系统培训

1、十一、电控系统简介十一、电控系统简介 NCC3NCC30 0 机舱控制柜机舱控制柜控制柜内电气元件分布控制柜内电气元件分布3电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系统油冷系统 水冷系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统4 控制系统主要分为两部分：通信回路控制面板远程WPM远程WPM软件的操作方法和现场控制面板基本一致，建议在掌握控制面板的使用方法后，再学习WPM软件的使用。567ControlControl控制面板控制面板 优点只有一个接口位于控制柜NCC310柜

2、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8 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ControlControl控制面板控制面板9 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ControlControl控制面板控制面板10ControlContro

3、l控制面板控制面板11ControlControl菜单内容菜单内容12ControlControlWPMWPM13主程序界面ControlControlWPMWPM14群操作ControlControlWPMWPM15风机状态发电状态不在线状态故障状态ControlControlWPMWPM16查看某台风机的详细信息单击主界面内某台风机即可ControlControlWPMWPM17 某台风机主界面ControlControlWPMWPM18命令栏详细信息ControlControlWPMWPM19实时数据ControlControlWPMWPM20速度ControlControlWPMWPM

4、21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ControlControlWPMWPM22温 度ControlControlWPMWPM23历史数据-故障ControlControlWPMWPM24历史数据-故障ControlControlWPMWPM25历史数据-总计数器ControlControlWPMWPM26历史数据-功率曲线风频发电量ControlControlWPMWPM27电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系

5、统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系统油冷系统 水冷系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统28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偏航系统风速风向仪风速风向仪 工作概况 工作原理 信号采集和通讯协议30工作概况工作概况 SL1500风力发电机组

6、目前使用的是超声波风速风向测试仪。 风速仪可以测量风速、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31 风速范围065m/s 风向范围0360 温度范围-40+70C 加热功能工作概况工作概况32工作原理工作原理33信号采集和通讯协议信号采集和通讯协议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

7、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35偏航变频器偏航变频器 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。36 偏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。偏航变频器偏航变频器37偏航变频器存在以下两种

8、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）：向左偏航输入信号R（手动偏航）：向右偏航偏航变频器偏航变频器38手动偏航手动偏航 利用三相380V交流电源和手动控制盒即可实现。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

9、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40偏航电机偏航电机 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。41刹车反馈 温度控制开关偏航电机偏航电机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

10、报警信号- 左右方向偏航极限限制报警43旋转编码器旋转编码器 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。44电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系统油冷系统 水冷系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统45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BrakeBrake主要功能主要功能46 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

11、磨损报警BrakeBrake传感器传感器47电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系统油冷系统 水冷系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统48OilOil原则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49电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系统油冷系统 水冷

12、系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统50WaterWater 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51WaterWater52水管分布水管分布53电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系统油冷系统 水冷系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统54ConverterC

13、onverter55ConverterConverter56功能介绍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

14、过高，保护器件和系统。57 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。功能介绍功能介绍58 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。功能介绍功能介绍59 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触发功能介绍功能介绍60 网侧变频器与电网连接。功能介绍功能介绍61 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功能介绍功能介绍62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

15、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。 63直驱发电机

16、能量流图直驱发电机能量流图93.2% 电网电网100%变频器变频器发电机发电机4.0%2.8%功率损耗功率损耗 功率损耗功率损耗64双馈感应电机能量流图双馈感应电机能量流图77.8% 100%19.4%0.8% 能量损耗能量损耗变频器变频器18.6%96.4% 电网电网2.8%发电机发电机65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66并网过程演示并网过程演示67电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系

17、统油冷系统 水冷系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统68PitchPitch主要功能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。6

18、9轮毂轴承小齿轮避雷装置玻璃钢外壳PitchPitch70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PitchPitch71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, 刹车断路器, - 总开关, 230VAC 工组插头 - 机柜加热器 - 继电器PitchPitch72 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。PitchPitc

19、h73PitchPitch74 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。PitchPitch75风向风向顺桨位置顺桨位置变桨电机小齿轮变桨电机小齿轮变桨齿轮边缘变桨齿轮边缘工作位置工作位置8686PitchPitch76两个独立的刹车系统：电气机械PitchPitch77电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系统油冷系统 水冷系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系

20、统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统78 BatteryBattery79 BatteryBattery80用途用途 - 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。 BatteryBattery81电控部分主要由以下系统组成电控部分主要由以下系统组成： 控制系统控制系统 偏航系统偏航系统 制动系统制动系统 油冷系统油冷系统 水冷系统水冷系统 变频器变频器 变桨系统变桨系统 电池系统电池系统 安全链安全链 其它系统其它系统82 Safety ChainSafety 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83 Safe