风力发电机组控制系统介绍.ppt

1、2020/7/6，1，XE82-2000风机控制系统介绍，2020/7/6，2，1，XE82风机2的组成和工作原理，3号风机的输出功率，4号风机控制系统的功能和组成，5号风机安全系统介绍，3号巴赫曼M1可编程控制器系统的特点和主要内容。XE82风力发电机的组成和工作原理XE82风力发电机由叶轮、主轴承、同步发电机、变桨系统、偏航系统、主控制系统、变频器、变压器等辅助部件组成。工作原理叶轮将风能转化为机械能。首先，机械能通过主轴承传递给发电机，发电机将机械能转化为电能。然后，发电机产生的频率和幅值可变的交流功率通过风力发电机的专用变频器转换成频率和幅值恒定的交流功率，再通过升压变压器转换成风电场

2、所需的电压，最后通过变电站送至电网。为了从叶轮获得最大的风能，必须始终保持叶轮向风的方向。偏航驱动系统的功能是不断调整机舱方向，使风力发电机组的叶轮在发电时始终处于迎风方向；当风速高于额定风速时，需要调整叶片角度，使叶轮获得的风能与发电机的额定功率相匹配。变桨控制系统的作用是当风速高于额定风速时，通过调节叶片角度使发电机始终工作在额定状态。2020/7/6，4，第二台风机输出功率，Pr风轮吸收功率，W空气密度，Kg/m3 Rr风轮半径，m V风速，m/s Cp风轮功率系数，桨距角叶尖速比(=Vtip/Vwind=R/V)，风轮旋转角速度，rad/s Vtip风轮叶尖速度，由于空气密度、叶轮半径

3、和风速都是不可控值，唯一可控参数是风机功率系数(风能利用系数)Cp，其理论极限值为0如果风扇在任何风速下以最大Cp值运行，其输出功率可以增加。2020/7/6，5，XE82风机控制系统的功能和组成，风机控制系统自动或手动启停风机的功能；叶片桨距控制实现了风扇的功率限制和轮毂的速度限制；偏航控制实现风扇最大迎风面积；风速和风向监测；风扇保护系统；应急保护系统和定期应急系统检查；2020/7/6/6，各种监控功能(发电机定子温度、轴承温度、控制箱温度、可变浆液电机温度、电池等。)；变频器控制系统与CANOPEN的通信与控制；辅助控制功能(注脂泵、维护制动器、锁销、冷却风扇等。)；操作员界面：与本地

4、操作员界面沟通；2020/7/6/7，风机控制系统的组成，塔台基础控制柜的风机控制功能，中央处理器和通信风机的本地监控和运行，远程输入/输出站的偏航控制和机舱控制柜的控制器局域网主站主控系统的其他辅助控制功能，集线器控制柜集线器控制器局域网从站的变桨控制和其他辅助控制功能，2020/7/6/8，风机控制系统框图，2020/7/6/9， 塔架底座控制柜(风力发电机主控制柜)安装在风力发电机塔架的底部，实现风力发电机的启停、偏航控制、辅助控制、保护和监控，实现风机变桨控制、偏航控制和逆变器控制的协调； 机舱控制柜安装在风力发电机机舱内，主要处理机舱内的输入输出信号，实现偏航控制、机舱辅助控制、塔架

5、加速度监测和发电机保护监测。控制柜介绍，2020年6月10日，轮毂控制柜安装在风力发电机的轮毂上，主要处理轮毂上的输入输出信号，用于实现风机的变桨控制、轮毂的辅助控制和应急变桨；风机主控系统机柜与机舱控制柜之间的连接是通过光纤完成的，光纤具有抗电磁干扰的特性，传输时间以微秒计，相当于机舱控制柜和轮毂控制柜之间的连接由滑环完成。采用的通信协议为CANopen，通信速率为500 kbits/s，2020/7/6/11，变频器与主控系统之间的通信也采用通信速率为500 Kbits/s的CANopen通信协议，所用连接线为屏蔽铜缆。逆变器控制系统不是风扇控制系统的一部分，而是一个自动控制系统。变频器开

6、关的开/关命令以及给定的扭矩和速度从风扇的主控制系统发送到变频器，变频器可以发送故障请求来停止风扇。本地操作面板的触摸屏不是风扇控制和安全系统的非常重要的部分，这意味着触摸屏的关闭不会影响风扇控制和安全系统，但是一般来说，触摸屏需要正常工作。2020/7/6/12，塔底控制柜1的组成。可编程逻辑控制器主站2。远程接口单元3。工业以太网交换机4。不间断电源5。触摸屏(本地监控和操作)6。各种按钮、指示灯、小型断路器、继电器、加热元件和端子板等。塔底控制柜，2020年7月6日，2020年。可编程逻辑控制器主站系统的中央处理器模块(带以太网接口和可编程逻辑控制器主接口)、单元控制、变频器控制(可编程

7、逻辑控制器总线和硬接线)、用于与RTU(快速总线总线通信模块)进行数据交换的调频模块、用于与客舱可编程逻辑控制器从站进行数据交换的数据输入/输出模块，以及处理各种外部开关输入/输出。例如风扇启动/停止、复位、变压器的每个开关的状态、用于外部开关信号(例如变频器和冷却装置)的人工智能/输出模块等。用于处理各种外部模拟信号的空模块，如变频器冷却装置的进出口水压、变压器温度等。2020年7月14日，主控制柜本地监控系统(触摸屏)，风力发电机本地参数设置和状态显示风速、速度等信息概述启动条件和程序参数列表最近100个事件报告中心参数设置和状态显示机舱参数设置和状态显示发电机状态显示逆变器和水冷系统状态

8、显示和参数设置电网状态显示发电统计(年、月、日)(有功/无功)可用性统计风扇运行时间统计故障和报警事件，2020年7月15日，机舱控制柜，机舱控制柜组成1机舱PLC站电源模块FASTBUS从站模块CANBUS主站模块以太网模块(本地PC维护接口)DIO AIO模块2。塔架底座X-Y振动传感器单元3。紧急故障继电器4。各种断路器、继电器、开关等。2020年7月6日，机舱控制柜的主要功能，手动/自动偏航控制(包括液压制动)气象站数据检测(风速、风向、温度)润滑系统控制(主轴承、偏航轴承)发电机定子温度和气隙温度检测和保护烟雾检测和报警双绞线检测和控制本地调试和维护接口，用于与塔架基础可编程逻辑控制

9、器主站(FASTBUS)和中枢可编程逻辑控制器从站(CAN)通信，2020年7月6日，17， 2020 TURN模式操作系统紧急停止集线器锁定操作集线器维护访问显示，2020/7/6/18，集线器控制柜，六角形机柜，分为三个部分，每个部分负责一个刀片集线器可编程逻辑控制器站从模块集线器速度编码器模块刀片角度编码器模块输入/输出模块(DIO，AIO)伺服驱动单元紧急俯仰电池和监控单元紧急俯仰模块超速保护继电器微型断路器，各种继电器和端子板按钮，指示灯和维护开关，2020/7/6/19， 轮毂控制柜功能，变桨和紧急变桨控制紧急变桨系统在线检测超速保护轮毂速度检测变桨轴承和变桨齿轮润滑控制轮毂温度监

10、控，2020/7/6/20，滑环装置，滑环装置功能1。 集线器电源传输2。CAN总线传输3。超速传感器安装4。轮毂速度传感器安装，2020/7/6/21，油泵装置，润滑装置主要由油泵、分配器、管道、油嘴等组成。轮毂中的润滑系统自动润滑变桨轴承和变桨齿轮。变桨轴承(红色)和变桨齿轮润滑脂(棕色)。2020/7/6/22，锁销，轮毂(转子)的制动和锁紧：转子的制动和锁紧装置主要由稀油液压站、管路、盘式制动执行器组成在风扇运行期间，当平均风速高于设定值或瞬时风速超过设定值时，轮毂处于制动或锁定状态。在风扇叶轮中进行检查和维护工作时，必须确保制动销已插入，以便轮毂处于锁定状态。2020/7/6/23，

11、终端限位开关，主要用于俯仰制动保护，2020/7/6/24，防雷装置，主要用于雷电时提供雷电流通道，2020/7/6/25，风速风向传感器，风速计的工作原理：风速计内部安装一个运动轴承，与轴承的连接是随着轴承的转动，会产生一系列与风速成正比的脉冲序列信号。积分器用于将脉冲信号转换为电压信号，电压信号可分解为4-20mA输出信号。XE82风扇收集直接产生的脉冲信号，脉冲频率为10Hz。风向标的工作原理：风向标内装有一个6位的格雷码盘。利用光学原理，风向标的角度可以从0度监控到359度。格雷码盘的数据经过内部处理，变成二进制码。该二进制码经数模转换器转换成模拟电压，最后转换成4-20mA信号输出。

12、2020/7/6/26，偏航扭转电缆传感器，扭转电缆传感器的组成：传感器内安装了一个4.7千欧的电位计和两个带凸轮的限位开关。主要功能：用于限制风扇的偏航，保护电缆。风扇的设定偏航角为900。当风扇以相同方向旋转900度时，它将发出停止和释放电缆的命令。2020/7/6/27，变频器和水冷装置。变频器的主要功能是将永磁发电机输出的不规则频率的电能转换成与电网相匹配的电能并馈入电网。水冷装置功能：主要用于冷却变频器，降低变频器内部温度，保证变频器正常运行。2020/7/6/28，引进XE82风机安全系统，风机安全系统的主要功能是保持风机处于安全状态。它防止风扇超速运转，并在故障、外部条件达到运行

13、极限、自动重启或按下紧急停止按钮时，使叶片返回下游位置。对于XE82，必须使用两个独立的安全系统，两个安全系统都基于全范围泥浆控制系统。第一个安全系统使用DC伺服驱动器作为每个DC伺服电机的电源设备。第二个安全系统使用电池作为每个DC伺服电机的供电设备。2020/7/6/29，两个系统的切换功能由一个紧急控制模块控制，每个刀片都有一个紧急控制模块，其中包括一个看门狗定时器和一个需要恒定可变脉冲(24V，看门狗周期为300毫秒)的装置，以确保接触器开关处于DC伺服电机的驱动位置。一旦脉冲信号连续5个周期(1.5s)丢失，该开关将被激活。在下列紧急情况下，看门狗信号丢失，电池向泥浆马达供电：(1)

14、1)可编程逻辑控制器程序进入无限循环或没有响应；(2)变浆伺服系统故障，包括角度或位置编码器故障、驱动器故障、刀片位置偏差过大和变浆超时；2020/7/6/30，(3)电网故障；(4)紧急按钮按下；(5)独立超速保护继电器检测超速；(6)可编程逻辑控制器远程输入/输出故意取消看门狗信号，迫使故障触发第二安全系统(例如，驱动故障、刀片错误或编码器故障)。即使第三个叶片在错误的条件下仍然处于工作位置，通过将两个叶片的浆料改变到浆料位置，也可以确保风扇在任何工作条件下的安全性。在大多数情况下，启动安全系统不会导致轮毂静止不动。在大多数风力条件下，轮毂仍然以非常低的速度旋转(空转)2转/分钟。，2020/7/6/31，5巴赫曼M1可编程控制器系统特点，硬件可靠，适用于恶劣的现场环境。环境温度：储存温度-400-700(低温型)工作温度