LUST变桨系统原理介绍学习课程

1、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、主要器件介绍第1页/共26页第一页，编辑于星期六：五点 五十三分。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。 第2页/共26页第二页，编辑于星期六：五点 五十三分。LUST变桨系统原理结构图第3页/共26页第三页，编辑于星期六：五点 五十三分。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

2、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。第4页/共26页第四页，编辑于星期六：五点 五十三分。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。 第5页/共26页第五页，编辑于星期六：五点 五十三分。二内部的通讯系统 1#柜中的6A3(EL6731)是变桨系统内部主站

3、（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。 第6页/共26页第六页，编辑于星期六：五点 五十三分。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第7页/共26页第七页，编辑于星期六：五点 五十三分。三工作模式介绍变桨系统共分为种状态模式

4、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Profibus DP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Profibus DP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

5、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。第8页/共26页第八页，编辑于星期六：五点 五十三分。工作模式之间的切换第9页/共26页第九页，编辑于星期六：五点 五十三分。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

6、安全链OK的信号反馈给PitchMaster。第10页/共26页第十页，编辑于星期六：五点 五十三分。变桨安全链结构图第11页/共26页第十一页，编辑于星期六：五点 五十三分。五 主要器件介绍1.伺服驱动器PitchMaster2.变桨电机3.备用电池4.蓄电池充电器（AC500）5.倍福模块6.限位开关7.旋转编码器第12页/共26页第十二页，编辑于星期六：五点 五十三分。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

7、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。 第13页/共26页第十三页，编辑于星期六：五点 五十三分。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）第14页/共26页第十四页，编辑于星期六：五点 五十三分。2.变桨电机技术参数： 型号：ZFG6

8、0So/ 4DGF112M - 4 FL 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：COS 0.82 额定转速：1450 min-1 额定转矩: 33 Nm 最大转矩（ 30 second ）: 75 Nm (till 1450 min-1) 制动转矩: 90 Nm 编码器 : SSI 冷却方式 :独立风扇冷却 绝缘等级 : F 保护等级 : IP 55第15页/共26页第十五页，编辑于星期六：五点 五十三分。变桨电机结构图第16页/共26页第十六页，编辑于星期六：五点 五十三分。3.备用电源 LUST变桨系统的备用电源为超

9、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。第17页/共26页第十七页，编辑于星期六：五点 五十三分。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%第18页/共26页第十八页，编辑于星期六：五点 五十三分。4.蓄电池充电器（AC500）主要技术数据型号：AC 500 216V 1.6 A 工作电压: 230V 50Hz AC输出电压: 33

10、5V DC输出电流: 1.6A充电时LED灯为红色，充完电后指示灯为绿色， remote off信号为控制AC500的工作输出，rel1和rel2是AC500的OK反馈信号第19页/共26页第十九页，编辑于星期六：五点 五十三分。5.倍福模块CX9000-基本 CPU 模块 第20页/共26页第二十页，编辑于星期六：五点 五十三分。 EL6731-PROFIBUS 主站端子 负责变桨内部和主控之间通信5.倍福模块第21页/共26页第二十一页，编辑于星期六：五点 五十三分。6.限位开关 系统在-4、91和94分别有3个限位开关，型号：XCK J H29。-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。限位开关图第22页/共26页第二十二页，编辑于星期六：五点 五十三分。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87.387.7均属正常。第23页/共26页第二十三页，编辑于星期六：五点 五十三分。7.旋转编码器 变桨系统共6个旋转编码器（简称“旋编”）：3个主旋编，3个冗余旋编。冗