风电机组电变桨系统基础知识

产品介绍电机直流串励电机，过载能力强并且采用100Nm制动转矩的刹车器主控箱采用先进的PLC控制器运算能力强，扩展方便产品介绍

电池箱采用高功效铅酸免维护阀控蓄电池组轴箱采用全数字式IGBT驱动器控制精确，参数易调整变桨系统示意图电池箱偏航电机机舱控制柜轴箱限位开关，齿轮箱小齿轮,编码器小齿轮变桨电机产品特色2.5MW变桨变速恒频双馈风力发电机变桨系统分别适应甲方的两种机型产品采用全数字控制IGBT变频控制器长期产品与蓄电池质保保持系统在恒温的条件下运作。7.驱动器8.变桨直流电机9.手动变桨，紧急顺桨和叶片校零10.主控系统与变桨系统之间接口11.变桨系统电池柜12.电气元器件简介1.变桨系统电气原理图2.变桨系统箱体图片3.驱动器驱动电机工作过程4.后备电池驱动电机工作过程5.所用PLC模块6.充电器1.5MW电气原理和元器件介绍1.变桨系统电气原理图

国电1.5MW风力发电变桨系统电气控制部分由七柜组成，分别为一个控制箱，三个轴箱和三个电池箱。另外加三台变桨直流电机，构成了一整套变桨系统。变桨系统接受来自主控的命令，当需要变换桨叶角度时，轴箱中的驱动器就驱动变桨电机运行，从而带动叶片变换角度。控制箱中的充电器时刻轮番对三个电池箱充电，当系统有故障或电源波动时，将由后备电池直接驱动变桨电机紧急收桨。以下为变桨系统的电气原理图：变桨系统电气原理图2.变桨系统箱体图片-控制箱PLC充电器开关电源加热器防雷器LC滤波器时间继电器温度控制器2.变桨系统箱体图片-轴箱整流器驱动器三相电抗器三相滤波器变压器电压监视器浪涌吸收加热器单相电抗器电流互感器2.变桨系统箱体图片-电池箱电池组加热器3.驱动器驱动电机工作过程

在风力发电变桨系统中，正常情况下驱动器与电机都处于待机状况，当主控系统给变桨系统发送信号要求动作时，驱动器才驱动电机动作。驱动器接受来自控制箱的3X400VAC电源作为主电源，经过整流变为电压和电流都可控的直流电。当PLC给定驱动器的RFG信号有效时，驱动器开始驱动电机运行，而此时决定电机运转速度大小的是PLC发送给驱动器的速度给定信号。电机运转过程当中，A电机编码器时刻把电机运行距离反馈给PLC。而测速发电机把电机速度信号反馈给驱动器。3.驱动器驱动电机工作过程4.后备电池驱动电机工作过程

当主电源发生故障或主控发送给变桨系统的EFC信号消失时，驱动器将停止工作，此时刹车接触器6K2和电枢励磁回路接触器6K1相继吸合，由后备电池直接驱动电机使桨叶回到90°。然后系统停止。7.驱动器变桨驱动器（CONVERTER）的作用是把三相交流400V电源转换为可控直流电，从而达到驱动变桨直流电机运行的目的。驱动器要达到可控的目的，就需接受来自外界的变量信号。这些信号包括直流电机速度反馈信号，驱动器启动信号，速度给定信号等。驱动器运行状态通过其上的二位LED码管显示，其含义如下：IM：电机过载IO：通讯处理器错误MS：接地错误NH：超速错误OP：电机电枢开路OV：中间电路过压CP：CPU错误CR：RAM错误EE：EEPROM错误FV：低压电源错误HF：硬件错误IK：输出短路

7.驱动器PR:设置参数超出允许范围RB：制动电阻过载RF：控制处理器错误RS：串行接口错误TK：散热器过温错误UP：缺相错误UV：中间电路欠压V：24V电源正常+：中间电路正常R：电机顺时针转动L：电机逆时针转动0~9：显示的数据与输出电流成比例C闪烁：电流输出超过限流点C:电流输出减小到限流点M:电流输出减小到额定电流8.变桨直流电机

变桨系统直流电机是通过变速箱直接驱动叶片的主动设备。此变桨系统采用的是串励直流电机，额定转矩为16Nm。变桨直流电机主要由电枢绕组，励磁绕组，加热器，刹车，测速发电机，冷却风扇以及编码器等组成。

端子盒绝对值编码器转速发电机停车制动器定子

轴/电枢转子独立驱动风扇法兰9.手动变桨，紧急顺桨和叶片校零

手动变桨键叶片校零9.手动变桨，紧急顺桨和叶片校零

给定+24VDC信号Ⅶ10.主控系统与变桨系统之间接口10.1

Slipring1,2,3,4,5（L1,L2,L3,N,PE）是变桨系统接受来自主控系统的主电源（3X400VAC+N+PE），作为变桨系统的动力电源。10.2Slipring6,7,8（UPSL1,N,PE）是主控系统提供给变桨系统的230VAC不间断电源，经过开关电源转变为24VDC,作为变桨系统的24VDC控制电压。10.3

Slipring9是主控系统提供给变桨系统的EFC命令（+24VDC信号），作为变桨系统运行的前提条件。10.4Slipring10,12由主控系统通过Slipring10提供给变桨系统+24VDC信号，当变桨系统通过行程开关判断三片桨叶的位置都到达91°时，+24VDC信号通过Slipring12反馈给主控系统。10.5Slipring11是主控系统与变桨系统+24VDC信号传输的零位参考点。10.6

Slipring13是主控系统提供给变桨系统的旁路顺桨命令。10.7

Slipring14，15由主控系统通过Slipring14提供给变桨系统+24VDC信号，当变桨系统内部各电控柜之间相关重载插头连接好后，+24VDC信号才通过Slipring15传送给主控系统。这就是安全链回路。10.8

Slipring16，17，18备用10.9

Slipring20，21，22，23，24，25是主控系统与变桨系统PLC的通讯回路。10.10

Slipring26，27，28备用11.变桨系统电池柜电池柜的作用是当变桨系统主电源发生故障时，电池柜作为后备电源对变桨电机供电，使桨叶紧急收至安全位置。每个电池箱由18节铅酸蓄电池串联而成，每节电池标称为12V7.2AH。正常情况下可向轴箱提供18X12=216VDC的直流电源。电池箱与轴箱放电回路通过M插头相连。当电池箱安装到轮毂中之前，需要把充电和放电回路中的熔断器弹开，避免因不小心触碰到B插头和M插头内的充放电回路而发生触电或短路事故。每年须用蓄电池驱动变桨机构一次，检查蓄电池状态。

12.变桨系统电池柜。12.电气元器件简介12.11A1——三相电压监控继电器：设置功能为欠压检测、相序检测，即US。欠电压设置：min:-30%（280VAC)表示电网电压为输出报警信号，辅助触点断开。Max:-20%（320VAC）时，自动解除报警信号，继电器正常工作。相序设置：15%表示相与相之间电压差不能60V，当超过60V时，输出报警信号。设定范围：min:-30...+20%；Max:-20...+30%。。12.23L1——电抗器12.2.1

降低主电源谐波，浪涌和峰值电流；12.2.2

提高低频传到抗干扰性；12.2.3

保护驱动机构的电力电子元器件；12.2.4

防止主电源的电压尖脉冲引起的跳闸。。12.33A2——三相滤波器12.3.1

降低产品对电网的骚扰电压发射；12.3.2

提高产品的抗扰度，阻挡电网不干净电源对设备的影响。另：交流滤波器用于直流和交流，但直流滤波器不能用在交流回路中，原因是直流滤波器中的电容器耐压较低，并且有可能其交流损耗较大导致过热。。12.43R1——电阻分流作用，在后备电源供电的情况下，为了防止直流电压对电机的瞬间冲击，在电枢回路中并联电阻，在励磁回路中串联电阻。另：电阻在后备电源通电6S以上或频繁的通断后备电源，都会发生冒烟，这是正常现象，因为通过的电流导致电阻内部发热，使其表面的涂料冒烟。

。12.53F1——热继电器主要用来对电机进行过载保护，它的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。。12.63P1—电流互感器

测量电机电流。供电电源：24VDC；输出模拟量信号4-20mA给PLC，通过PLC模拟量模块将电机的实际电流值显示出来。。12.73R2/3R3/3R4——电阻

限流作用，因为驱动器在刚开始上电的时候，内部电容两端瞬间成短路状态，这样会烧坏前端的元器件。。12.86T1——变压器

输入电压400VAC，输出电压230VAC，功率180VA。。12.96A1——整流器输入电压230VAC,输出电压200VDC。。12.106A2——灭弧器浪涌吸收作用。。12.117U1——单相电压监控继电器设置功能为欠压检测，即U。欠电压设置：max:67%（201VDC)自动解除报警信号，继电器正常工作。min:33%（192VDC）时，表示电压为输出报警信号，辅助触点断开。设定范围：min:5..95%；Max:10...100%。。12.127A1——PTC热敏电阻电机保护继电器测量电机发热，PTC传感器的电阻为3.7KΩ时，即电机发热温度达到150℃时，输出继电器断开报警。。12.138A1——温度监控继电器

当PT100检测到环境温度大于5℃时，温度监控器触点11和14闭合得电；当PT100检测到环境温度小于15℃时，温度监控器触点21和24闭合得电，加热器加热，PT100检测到环境温度大于15℃后，停止加热。。12.148K1——时间继电器12.14.1功能：1)得电延时；2)时间设置为8段范围：0.05s-100h。12.14.2操作：1)将时间功能位设置为“得电延时”；2)将时间范围设置为“100min”；3)将时间设置为“6”。。12.158E1——加热器。12.161F1——防雷器二级防雷保护器，标称电压为275V,标称放电电流为20KA,属于TT防雷器系统，TT系统适合于任何防雷系统。。12.172Z1——LC滤波器具有滤波作用。。12.182F4——防雷器三级防雷保护器，标称电压为255V,标称放电电流为3KA。。12.19X4——模拟量过压保护模块标称电压24V,启动电压33V。。12.206A1——充电器

过/欠压检测，检测范围：190VDC-252VDC；。充电方式：恒流、恒压、浮充。

1.调试前准备2.调试内容

调试培训大纲1.5MW风场调试3.辅助测试4.维修指南1.调试前准备第一步核查主控系统的程序并更改为REE变桨系统的配置

第二步核查主控通过滑环至变桨系统的400VAC,UPS220VAC,24VAC控制线及5VDC通讯Profi-Bus线的连接是否正确。

第三步测试电脑连接串口线连接RS232转RS485转换器连接至调试PLC,再通过Profibus-DP接口连接至变桨控制器PLC的Profibus-DP模块。具体操作3.辅助测试92°行程开关，A1,A2,A3,要有相应的显示。(LimitSwitch92度)9：按下95°行程开关，A1,A2,A3,要有相应的显示(LimitSwitch95度).10：三轴分别单独运转至80°，断掉NoEFC,电池驱动运行至92°关闭PitchVisu,取下测试用通讯电缆，恢复变桨与主控系统的通讯电缆。测试主控系统与变桨系统的Profi-Bus的通讯正常察看控制箱充电器SENSOR灯应正常闪烁，CHENGERBATTERY灯应常亮，充电器处于充电状态，且切换到任一轴电池箱，都能正常充电。按控制箱9S1看充电循环过程。看看中控箱，三个轴箱，电池箱的温度显示是否正常。断开轴箱1Q1,A1,A2,A3,要有相应的显示。（ConverterActive）关掉轴箱4F1,要有相应的显示（Armature/Fanoverload）拔掉电机插头要有相应的显示。(MotorThermistor)断开轴箱3F1,A1,A2,A3,要有相应的显示(motoroverload)关掉轴箱5Q1,要有相应的显示(batteryMonitor)4.维修指南初步检测完毕辅助测试研判现场论证实施故障现象原因解释

解决办法（pitchanglediff)变桨角度有差异(Bladeanglediscrepan)叶片角度不符合要求主控界面检查A、B编码器是否同步，B编码器固定螺丝松动，A编码器连轴器螺丝松动。（pitchendstopswitch)变桨限位开关故障（Nopitchreaction)变浆无动作驱动器故障，或91度限位开关信号没有给主控，没有脱开限位。(pitchmotortemp1)1#变桨电机温度高S520温度大于140度先看电脑界面显示温度是否与电机真实温度相符，如果相符检查变桨电机齿轮箱是否有卡住，电机风扇是否有故障。如果不相符检查PT100是否损坏、3204模块或者L插头线。(pitchmotortemp2)2#变桨电机温度高S520温度大于140度先看电脑界面显示温度是否与电机真实温度相符，如果相符检查变桨电机齿轮箱是否有卡住，电机风扇是否有故障。如果不相符检查PT100是否损坏、3204模块或者L插头线。4.维修指南(pitchmotortemp3)3#变桨电机温度高S520温度大于140度先看电脑界面显示温度是否与电机真实温度相符，如果相符检查变桨电机齿轮箱是否有卡住，电机风扇是否有故障。如果不相符检查PT100是否损坏、3204模块或者L插头线。（pitch1current>max)1#变桨电机电流超过最大值