滑差系統(tǒng)原理與故障處理

1、Suzlon Energy Ltd. 1 Suzlon wind farm in Utah, USA 滑差系統(tǒng)原理與故障處理 SFS control principle and trouble shooting Suzlon Energy Ltd. 滑差系統(tǒng)原理與故障處理滑差系統(tǒng)原理與故障處理 目錄 1風(fēng)力發(fā)電機(jī)為何需要調(diào)速？Why the speed regulation is necessary on WTG? 2風(fēng)力發(fā)電機(jī)如何調(diào)速？How does a WTG regulate its speed? 3異步電機(jī)調(diào)速的種類(lèi)與方法有多少? How many kinds of speed re

2、gulation methods on asynchronous machinery? 4 異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速. Asynchronous WTG speed regulation. 5SUZLON S82/S88風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)速，SUZLON S82/S88 SFS speed regulation. 6滑差調(diào)速的前世今生. The previous and present life of slip regulation. 7S82/S88滑差調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成. The structure of SFS of S82/S88. 8滑差系統(tǒng)常見(jiàn)故障與處理. Common faults and tr

3、ouble shooting on SFS. 2 Suzlon Energy Ltd. 一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)為何需要調(diào)速？一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)為何需要調(diào)速？ Why we need speed regulation to a WTG 火電，水電，核電動(dòng)力源比較穩(wěn)定， 可以將速度控制在一個(gè)恒定的速度 點(diǎn)，所以都用同步發(fā)電機(jī)， 而風(fēng)電 場(chǎng)，由于風(fēng)力大小是無(wú)法控制的， 所以要用變速發(fā)電機(jī)，每時(shí)每刻都 使發(fā)電機(jī)工作在最優(yōu)狀態(tài)，這就需 要調(diào)速。 電動(dòng)機(jī)調(diào)速的目的是為了在不同轉(zhuǎn) 速下保持電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩_機(jī)械轉(zhuǎn) 矩, 相對(duì)恒定的速度控制; 而發(fā)電機(jī) 的調(diào)速是為了在不同轉(zhuǎn)速下保持發(fā) 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩_電磁轉(zhuǎn)矩相對(duì)恒定 的速度

4、控制。 3 Suzlon Energy Ltd. 二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)如何調(diào)速？二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)如何調(diào)速？ How does a WTG regulate its speed? （一）、由電機(jī)學(xué)基本原理可知：（一）、由電機(jī)學(xué)基本原理可知： 對(duì)于任何交流電機(jī)，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)由定子三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) E1與由轉(zhuǎn)子三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)E2, 兩者在空間上必須保持相 對(duì)靜止。 這一原則可表達(dá)成如下關(guān)系式 r 是轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度，異步轉(zhuǎn)速。 1 是轉(zhuǎn)子電磁角速度，同步轉(zhuǎn)速。 2 是轉(zhuǎn)子電磁角速度， 滑差轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)速與定子電磁轉(zhuǎn)速之差） 4 1 2 r Suzlon Energy Ltd. （二）（二）B

5、.T 卡楊諾夫卡楊諾夫”廣義同步論廣義同步論”: 第一類(lèi)電機(jī): r= 1 2 ; 2 為自變量，通過(guò)改變轉(zhuǎn)差（電磁）角速度2來(lái)控制轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速滑差調(diào)速。 第二類(lèi)電機(jī)： 2 = 1 r r為自變量，轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變時(shí)，通過(guò) 改變轉(zhuǎn)子繞組的電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)保持1 不變轉(zhuǎn)矩控制。 5 Suzlon Energy Ltd. 三、異步電機(jī)調(diào)速的種類(lèi)與方法有多少三、異步電機(jī)調(diào)速的種類(lèi)與方法有多少? ? How many kinds of speed regulation methods on asynchronous machinery? 6 同步轉(zhuǎn)速可變 同步轉(zhuǎn)速不變 異步機(jī)調(diào)速 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、

6、 串級(jí)調(diào)速 改變定子壓調(diào)速 電磁轉(zhuǎn)差離合器、液力偶合器 變極對(duì)數(shù)調(diào)速 變頻調(diào)速 異步機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 異步機(jī)的輸出功率 調(diào)速的本質(zhì)：從調(diào)速的本質(zhì)來(lái)看，不同的調(diào)速方式無(wú)非是 改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩類(lèi)。 Suzlon Energy Ltd. 四、異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速四、異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速 Asynchronous WTG speed regulation. （一）、風(fēng)力發(fā)電機(jī)種類(lèi)： 鼠籠式雙速發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子串電阻滑差調(diào)速發(fā)電機(jī) 雙饋異步發(fā)電機(jī) 全功率變頻發(fā)電機(jī) （二）、風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)速 無(wú)非從兩個(gè)方面入手： 一是變漿控制-位置控制（變漿司服控制）， 二是電機(jī)控制-速度控制（電機(jī)調(diào)速控制

7、）。 7 Suzlon Energy Ltd. 五、蘇司蘭五、蘇司蘭 S82/S88風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)速 SUZLON S82/S88 SFS speed regulation. （一）S82/S88控制框圖 8 Suzlon Energy Ltd. （二）、兩個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)（二）、兩個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)變漿控制與滑差控制（變漿控制與滑差控制（SFS） 兩個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)協(xié)同工作達(dá)到動(dòng)態(tài)最優(yōu)穩(wěn)定： 變漿控制-是“工作點(diǎn)設(shè)定”，是“粗控”，是“慢控”。 SFS控制是“工作點(diǎn)附近調(diào)節(jié)”，是“精控”，是“快控”。 變漿控制系統(tǒng)給出了一定風(fēng)速下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；而SFS控制系統(tǒng)給出了一 個(gè)滑差，使得風(fēng)

8、力發(fā)電機(jī)工作在一個(gè)圍繞在某一目標(biāo)轉(zhuǎn)速附近的動(dòng)態(tài) 最優(yōu)穩(wěn)定狀態(tài)。 SFS 控制使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大大降低, 使得電機(jī)承受的機(jī)械 轉(zhuǎn)矩沖擊大大降低. 使得因變漿而引起的電網(wǎng)閃變大大降低, 是一種簡(jiǎn) 單, 實(shí)用性價(jià)比最高的柔性并網(wǎng). 9 Suzlon Energy Ltd. （三）、（三）、SFS 系統(tǒng)的目的與手段系統(tǒng)的目的與手段 目的： 控制功率的輸出，穩(wěn)定電磁轉(zhuǎn)矩（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）,滑差范圍0-16%. To control the power output of the asynchronous generator over a slip range of up to 16% to redu

9、ce mechanical loads in the turbine. 手段： 調(diào)節(jié)外接電阻值來(lái)控制轉(zhuǎn)子電流，實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩的控制，該方法經(jīng)常 被用于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制；它也完全可以用在發(fā)電機(jī)上，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子 電流的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出功率的控制（由于電網(wǎng)電壓是穩(wěn)定的）。 To realize elec-mag torque control by changing the rotor resistance is well know from literature and usually used to enlarge the starting torque of asynchronous machines

10、. This control can also be used to create a constant torque respectively constant power for generator systems only by adjusting the rotor resistor. 10 Suzlon Energy Ltd. 六、滑差調(diào)速的前世今生六、滑差調(diào)速的前世今生. The previous and present life of slip regulation. （一).什么是滑差調(diào)速？ 從功率損耗角度來(lái)看異步機(jī)調(diào)速可分為三類(lèi)： 1。無(wú)轉(zhuǎn)差率損耗型 2。有轉(zhuǎn)差率無(wú)損耗型 3

11、。轉(zhuǎn)差率回饋型 改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速都是滑差調(diào)速，或者叫轉(zhuǎn)差率損耗調(diào)速。轉(zhuǎn)子串電 阻調(diào)速就是一種最基本最典型的轉(zhuǎn)差率損耗形調(diào)速 特點(diǎn)： 1。軟機(jī)械特性。 速度變化顯著，電磁轉(zhuǎn)矩變化較小。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào) 速。 2。有轉(zhuǎn)差率損耗，輸入與輸出功率之差即轉(zhuǎn)差率損耗。 11 Suzlon Energy Ltd. 1。軟機(jī)械特性。軟機(jī)械特性 12 Suzlon Energy Ltd. 2。轉(zhuǎn)差率損耗。轉(zhuǎn)差率損耗等效電路分析等效電路分析 13 Suzlon Energy Ltd. （二）、早期的滑差調(diào)速（二）、早期的滑差調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻轉(zhuǎn)子串電阻 14 Suzlon Energy Ltd. （三）、風(fēng)力發(fā)電機(jī)滑差調(diào)

12、速特性曲線（三）、風(fēng)力發(fā)電機(jī)滑差調(diào)速特性曲線 15 1、異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線 Suzlon Energy Ltd. 2、異步發(fā)電機(jī)串電阻調(diào)速、異步發(fā)電機(jī)串電阻調(diào)速 16 Suzlon Energy Ltd. （三）、（三）、S82/S88 SFS特性曲線及工作區(qū)域特性曲線及工作區(qū)域-1： 17 特性曲線： Suzlon Energy Ltd. （三）、（三）、S82/S88 SFS特性曲線及工作區(qū)域特性曲線及工作區(qū)域-2： 18 Suzlon Energy Ltd. 七、七、S82/S88滑差調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成滑差調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成. The structure of SFS of S82/S88. 1

13、9 1。軟件構(gòu)成： Software layers：BIOSCan-StackFirmware. Suzlon Energy Ltd. 2。硬件構(gòu)成：控制箱，電阻箱。硬件構(gòu)成：控制箱，電阻箱 。 20 Suzlon Energy Ltd. 3。SFS控制柜原理圖控制柜原理圖-1。 21 Suzlon Energy Ltd. 3。SFS控制柜原理圖控制柜原理圖-2。 22 Suzlon Energy Ltd. 八、滑差系統(tǒng)常見(jiàn)故障與處理八、滑差系統(tǒng)常見(jiàn)故障與處理 common faults analysis and trouble shooting （一）、常見(jiàn)故障 1。故障指示： state 1: system off LED off state 2: system on LED on state 4: normal error LED blinks slowly state 5: error with crowbar firing LED blinks fast state 6: edge detection 23 Suzlon Energy Ltd. 2。狀態(tài)字。狀態(tài)字 24 可以通過(guò)M-Manager 進(jìn)行程序固件的上裝下載，查看修改。 SuzMON 是一個(gè)正在開(kāi)發(fā)的通信工具軟件。 Suzlon Energy Ltd. （二）故障處理（二）故障處