新能源風(fēng)電行業(yè)簡介

1、新能源風(fēng)電行業(yè)簡介1Agenda22. 羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)3. 羅克韋爾變槳系統(tǒng)控制程序1.羅克韋爾風(fēng)電方案4. 變槳系統(tǒng)耐環(huán)境測(cè)試及故障處理1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡介31.1 風(fēng)機(jī)組成 Pitch SystemControl SystemInverter羅克韋爾產(chǎn)品可提供的部件：主控系統(tǒng)變槳系統(tǒng)偏航系統(tǒng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)風(fēng)場管理控制器41.2 羅克韋爾產(chǎn)品可提供的部件 5風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2010 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.53rd Party Grid

2、 Tie Inverter偏航驅(qū)動(dòng)主控制器DeviceNet 電池或超級(jí)電容EtherNet/IP變槳控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)GuardLogix ControllerEtherNet/IP安全PLC3方協(xié)議狀態(tài)監(jiān)測(cè)6Matlab is used to design Control Systems and generate codeSimulink simulates the physical system. Together they allow engineersTo design, simulate and test a complete systemCode GenerationStructure

3、d TextSimulation of the Wind Turbine&Testing of CodeLogix 5000IEC-61131 plusStructured Text羅克韋爾控制器作為主控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)MatLab 功能塊和狀態(tài)機(jī)模型羅克韋爾自動(dòng)化是唯一能夠?qū)atlab設(shè)計(jì)原代碼直接導(dǎo)入控制器平臺(tái)的PLC供應(yīng)商7風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)7Accelerometers wired to CompactLogix relay modules for multiplexing to XM-121Ethernet to computer in local control room. Comput

4、er manages and displays data from all turbines in wind farm. Transfers data files to EmonitorDeviceNet controls XM-121 module and retrieves all dataSpeed sensorCompactLogix manages monitoring system, collects and transfers data, generates alarmsXM-121 Low Frequency module analyzes vibration data wit

5、h spectrums and band alarms6(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2010 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Germanischer Lloyd certification for Wind水平三維診斷8實(shí)時(shí)的振動(dòng)三維頻譜及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題 水平三維診斷9熱能數(shù)據(jù)模型10風(fēng)場SCADA系統(tǒng)10(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2010 Rockwell Automation, Inc. All r

6、ights reserved.10變壓器電網(wǎng)計(jì)量輸電網(wǎng)變電站SCADA 服務(wù)器 風(fēng)機(jī) 控制器風(fēng)場控制器 50 ms100 %確定性所有風(fēng)機(jī)同步接收數(shù)據(jù) 風(fēng)機(jī) 控制器風(fēng)場管理系統(tǒng)11開放、靈活的通訊以集成 多種不同外部設(shè)備及信息正確的時(shí)間、正確的信息(btw, CIP Sync optional ready) 控制回路的確定性執(zhí)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制與數(shù)據(jù)采集分別給予不同優(yōu)先冗余PPC方案可選風(fēng)機(jī)及風(fēng)場使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet/IPXML 程序文件導(dǎo)入導(dǎo)出, 用來生成外部代碼風(fēng)場電站調(diào)度安全保障Turbine ControllerElectrical ConverterGenarator

7、TransformerGearboxMain controlTransformerTurbine ControllerElectrical ConverterTransformerGearboxGenaratorMain controlTransformerPower Plant Controller Power MeterGridor與傳統(tǒng)基于PC的風(fēng)場控制器相比，更高的可靠性及可用性 50ms 的確定電力調(diào)度控制，符合 2013 E-ON 要求Agenda122. 羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)3. 羅克韋爾變槳系統(tǒng)控制程序1.羅克韋爾風(fēng)電方案4. 變槳系統(tǒng)耐環(huán)境測(cè)試及故障處理2.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架

8、構(gòu)功率調(diào)節(jié) 根據(jù)風(fēng)速，調(diào)節(jié)槳葉掃風(fēng)面積 快速高響應(yīng)的槳葉角度調(diào)節(jié) 系統(tǒng)正常工作時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)安全保護(hù) 錯(cuò)誤診斷，狀態(tài)監(jiān)測(cè) 錯(cuò)誤情況時(shí)收槳 緊急剎車 防雷保護(hù) 電池管理132.1 變槳系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)性能指標(biāo)變槳變化角度090正常變槳速率 7.5/s額定轉(zhuǎn)矩36.5NM最大轉(zhuǎn)矩70NM槳葉角度精度0.05設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命大于20年運(yùn)行環(huán)境溫度-20+50保護(hù)等級(jí)IP54142.2 1.5MW 風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)性能指標(biāo)2.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)選項(xiàng)選擇依據(jù)選擇要求可靠性要求在惡劣的環(huán)境下長期無人值守運(yùn)行1.工業(yè)級(jí)產(chǎn)品：防護(hù)等級(jí)IP54/IP652.工業(yè)級(jí)接線：航空插頭和彈簧端 子，針腳應(yīng)具有

9、防誤接保護(hù)功能3.工作環(huán)境：溫度范圍寬，柜體應(yīng)采取防潮防鹽霧處理4.寬電源電壓輸入：帶電源短路保護(hù)和電源反接保護(hù)152.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)處理器能力算法處理、狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程通訊等任務(wù)并行進(jìn)行可為任務(wù)設(shè)定優(yōu)先級(jí)，確保核心任務(wù)的執(zhí)行?？删S護(hù)性要求調(diào)試、故障排除、系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)換代的方便支持遠(yuǎn)程調(diào)試診斷、狀態(tài)監(jiān)控、軟件升級(jí)開發(fā)調(diào)試友好度縮短代碼編寫和算法調(diào)試的時(shí)間；便于產(chǎn)品的升級(jí)和更新?lián)Q代；符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)語言能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化編程代碼開放，便于持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化162.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)172.3 變槳系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu) Realize pitch angle in normal conditio

10、n Fast feathering in abnormal condition Monitor the status of pitch system Communication with Main Control system 2.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)182.4 變槳系統(tǒng)架構(gòu)2.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)19A-B CompactLogix控制器 新一代緊湊型PAC控制器具有船級(jí)社認(rèn)證內(nèi)置Ethernet/IP工業(yè)以太網(wǎng)接口 A-B Stratix交換機(jī)8端口工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)Profibus通訊模塊變槳柜與主控系統(tǒng)的通訊，CANOpen可選A-B Point I/O站寬溫度范圍遠(yuǎn)程I/O站A-B P

11、F 驅(qū)動(dòng)器400VAC,11Kw,22Amps外置式散熱器風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻，穿透式法蘭安裝柜外防護(hù)IP65，電路板帶涂層處理矢量控制（帶反饋/無反饋），V/F控制通訊故障管理，槳葉緊急控制交流電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速3000rpm最大轉(zhuǎn)矩70Nm抱閘力矩60Nm維護(hù)便捷，免除更換碳刷的煩惱備用超級(jí)電容性能與穩(wěn)定性都大大優(yōu)于蓄電池組2.5 變槳系統(tǒng)主要部件2.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)多種電機(jī)控制算法 基于FORCE 技術(shù)的矢量控制 配有或不配反饋編碼器 永磁電機(jī)控制 V/Hz 控制性能 點(diǎn)到點(diǎn)定位控制 運(yùn)行中反饋丟失切換至速度模式 外置式散熱器，風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻，穿透式法蘭安裝 柜外防護(hù)IP54，柜內(nèi)防護(hù)IP20 內(nèi)

12、置EtherNet/IP接口反饋選件 增量式 Incremental 高分辨率反饋設(shè)備Stegmann or Heidenhain MDI - Stahltronic and/or Temposonics SSI接口的線性反饋設(shè)備 Biss 線性反饋增強(qiáng)的安全保護(hù) SIL3/Cat4 Safe Speed Monitor Safe Torque-off202.6 PowerFlex 7552.羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu) 采取一組5個(gè)容性電池，充滿后電壓達(dá)420450VDC的電池組，作為變頻交流主電路供電的備用電源接入直流DCBUS。當(dāng)主電源斷電后，備用電源無縫切入代替供電，變頻器在母線DC BUS降

13、壓到300V過程中，可保持輸出功率在電機(jī)額定功率的80%以上。（以電機(jī)軸施加反轉(zhuǎn)矩來判斷）212.7 超級(jí)電容作為備用電源Agenda222. 羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)3. 羅克韋爾變槳系統(tǒng)控制程序1.羅克韋爾風(fēng)電方案4. 變槳系統(tǒng)耐環(huán)境測(cè)試及故障處理3.羅克韋爾變槳系統(tǒng)控制程序23Task1: Communication_Main_Control Type: PeriodicPeriod: 10msTask2: MainTask Type: ContinuousTask3: System_Check Type: PeriodicPeriod: 10ms3.2 變槳系統(tǒng)程序任務(wù)列表3.羅克韋爾變槳

14、系統(tǒng)控制程序24From Main Control System receive commands To Main Control System transfer status of pitch system Task1: Communication_Main_ControlDI and DO assignations for Main Cabinet, 1, 2 and 3 Drive CabinetKey mode switch: realizing automatic and manual control of pitch systemTask2: MainTaskCheck wheth

15、er there are faults and errors for pitch system Check the emergency command from Main Control SystemTask3: System_Check3.3 各個(gè)任務(wù)主要功能Agenda252. 羅克韋爾變槳系統(tǒng)架構(gòu)3. 羅克韋爾變槳系統(tǒng)控制程序1.羅克韋爾風(fēng)電方案4. 變槳系統(tǒng)耐環(huán)境測(cè)試及故障處理4.變槳系統(tǒng)耐環(huán)境測(cè)試及故障處理264.1 耐環(huán)境測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試條件高低溫測(cè)試 工作溫度：-25+50，存儲(chǔ)及運(yùn)輸溫度：-40+70 -40存儲(chǔ)時(shí)間：24小時(shí)。 70存儲(chǔ)時(shí)間：48小時(shí) 溫度變化速率：1/min正弦振動(dòng)測(cè)試 振動(dòng)頻率：515.8 Hz 時(shí)，樣品位移為+/- 1mm 15.8150 Hz 時(shí)，樣品加速度為1g 振動(dòng)方向：XYZ三個(gè)軸向測(cè)試。每一方向掃頻10次。 掃頻速率：1oct/min4.變槳系統(tǒng)耐環(huán)境測(cè)試及故障處理27沖擊測(cè)試 沖擊形式：半正弦脈沖，峰值加速度15g，脈沖持續(xù)時(shí)間11ms 測(cè)試方向：XYZ三個(gè)軸向測(cè)試，每一方向沖擊三次。恒定濕熱測(cè)試 測(cè)試溫度：30oC，兩小時(shí)內(nèi)