風力發(fā)電機組及變槳系統(tǒng)基礎知識培訓

風力發(fā)電機組及變槳系統(tǒng)基礎知識培訓公司機組基本信息介紹123風電機組發(fā)電及控制原理介紹變槳控制原理及常見部件介紹二、機組發(fā)電原理介紹-雙饋變流器控制電機在亞同步和超同步轉速下都保持發(fā)電狀態(tài)。在超同步發(fā)電時，通過定轉子兩個通道同時向電網(wǎng)饋送能量，這時變流器將直流側能量饋送回電網(wǎng)。在亞同步發(fā)電時，通過定子向電網(wǎng)饋送能量、轉子吸收能量產生制動力矩使電機工作在發(fā)電狀態(tài)，變流系統(tǒng)雙向饋電，故稱雙饋技術。二、機組發(fā)電原理介紹-雙饋從上式可知，當發(fā)電機轉速變化時，可通過調節(jié)轉子勵磁電流頻率保持定子輸出電能頻率恒定，這是變速恒頻運行的原理。當發(fā)電機亞同步運行時，轉子繞組相序與定子相同；當發(fā)電機超同步運行時，轉子繞組相序與定子相反；當發(fā)電機同步速運行時，轉子進行直流勵磁,詳見（雙饋發(fā)電機動畫）。雙饋電機的基本工作原理：當轉子三相繞組施以交流，在電機的氣隙中會形成一個旋轉的磁場，此旋轉磁場的轉速與通入交流電的頻率及電機的極對數(shù)有關，即：則只要維持n±n2=n1=常數(shù)，定子繞組的感應電勢頻率將始終維持為f1不變。雙饋電機的轉差率為則轉子電流頻率應為：二、機組發(fā)電原理介紹-雙饋例如：雙饋機組額定轉速1500r/min，若實際轉速1800r/min，發(fā)電機轉子側整流前輸出頻率？雙饋發(fā)電機轉速范圍0-2200r/min，那么就可以算出發(fā)電機轉子輸出頻率范圍？這個值就是我們超速模塊上設定發(fā)電機超速頻率設定值。二、機組發(fā)電原理介紹-直驅變頻恒頻控制是在電機的定子電路中實現(xiàn)的（見上圖），由于風速的不斷變化，風力機和發(fā)電機也隨之變速旋轉，產生頻率變化的電功率。發(fā)電機發(fā)出的頻率變化的交流電首先通過三相橋式整流器整流成直流電再通過逆變器作為有源逆變變換為恒定電網(wǎng)頻率的交流電。因此，變頻器的容量和發(fā)電機系統(tǒng)的容量相同（見直驅動畫）。金風直驅永磁發(fā)電機組采用水平軸、三葉片、上風向、變速變槳調節(jié)、直接驅動、外轉子永磁同步發(fā)電機。其中永磁體為釹鐵硼永磁（第三代稀土永磁）二、機組發(fā)電原理介紹-直驅若此直驅發(fā)電機達到多少轉才能發(fā)出工頻50HZ的電呢？例如：直驅發(fā)電轉速范圍7-13.5r/min，極數(shù)84，那么頻率范圍是多少？誰見過風機葉輪每分鐘轉71.4r的機組？故采用全功率變頻器經整流-逆變?yōu)楹愣娋W(wǎng)頻率的交流電。二、風電機組控制原理-雙饋二、風電機組控制原理-雙饋風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)由運行主控制器、變距控制器、變頻控制器、通訊系統(tǒng)、遠程監(jiān)控系統(tǒng)組成：風電機組運行控制變槳距控制器基于DSP變速恒頻控制器輸入信號接口電路參數(shù)和運行檢測傳感器四象限可逆變流器偏航、冷卻、剎車等繼電輸出伺服驅動遠程監(jiān)控通訊系統(tǒng)二、風電機組控制原理-雙饋主控系統(tǒng)硬件配置（模塊接線詳見主接線表）MX213 ：控制器，10/100Mbps網(wǎng)口x2,Can接口x1,1xRS232+1xRS232/422/485串行接口，256MB存儲卡，可通過PC卡驅動控制器，DC24VRS204 ：串行通訊接口，RS232/RS422/RS485接口x4，DC24VCNT204：高速計數(shù)模塊，4個信號輸入點,計數(shù)頻率可達24MhzCNT204：高速計數(shù)模塊，4個信號輸入點DI232：數(shù)字輸入模塊，32個信號輸入點DI232：數(shù)字輸入模塊，32個信號輸入點DO232：數(shù)字輸出模塊，32個信號輸出點AIO288：模擬信號輸入輸出模塊，可選擇PT100,0-20mA，+-10VDC/+-1VDC，軟件配置，不需要撥碼PTAI216：溫度模擬量輸入模塊，可選擇PT100，0-20mA,+-10VDC/+-1VDC二、風電機組控制原理-直驅電氣控制系統(tǒng)組成控制單元傳感器單元執(zhí)行單元總線系統(tǒng)變槳系統(tǒng)變流系統(tǒng)主控系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)變槳傳感器變槳執(zhí)行器變槳控制單元備電系統(tǒng)整流單元逆變單元直流保護單元控制單元濾波單元風冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡系統(tǒng)人機交互監(jiān)控系統(tǒng)二、風電機組控制原理-直驅電氣控制系統(tǒng)由主控柜、變流冷卻柜、變流柜、機艙控制柜、機艙測量柜、發(fā)電機冷卻柜、三套變槳柜、傳感器和連接電纜等組成。電控系統(tǒng)包含正常運行控制、運行狀態(tài)監(jiān)測和安全保護三個方面的職能。二、風電機組控制原理-直驅風力發(fā)電機組的主控器由CX5020、KL9210、KL1104、KL2134、KL6021和KL9010組成。其中CX5020模塊既負責DP通訊又負責機組程序的邏輯判斷，是整個系統(tǒng)的CPU單元。KL9210負責CPU的供電及后續(xù)模塊的通訊，KL1104是數(shù)字量的輸入模塊，KL2134是數(shù)字量的輸出模塊，KL6021是modbus通信模塊負責與電量采集模塊的通信，KL9010是主站終端模塊。主控系統(tǒng)硬件配置（模塊接線詳見主接線表）三、變槳系統(tǒng)控制原理-雙饋三、變槳系統(tǒng)控制原理-雙饋每套轉子葉片配置的一臺節(jié)距調節(jié)驅動電機以及一體化的停車制動器、測速裝置、絕對值變送器和強制冷卻系統(tǒng)；每套轉子葉片配置的用于轉子葉片配置的節(jié)距調節(jié)控制的一套蓄電池組，在電源故障的情況下以及觸發(fā)安全鏈的情況下投入運行（供電）；蓄電池組配置的有充電器以及充電控制和蓄電池電壓監(jiān)控；每套轉子葉片配置一臺三相雙向轉換器，向節(jié)距調節(jié)驅動電機供應直流電。除了節(jié)距調節(jié)驅動電機以外，其他所有的組件都安裝在三個軸控柜和一個主控柜中，因此在輪轂內一共有四個控制柜。半導體閘流管控制器內置式安裝在軸控柜中，控制伺服電機的轉速和轉矩。除此之外，在軸控制柜中海油一套蓄電池組，用于在電源故障的情況下給電機供電。在主控制柜中的控制器控制三根軸之間的正常運行模式下的同步。用于向輪轂中的電器設備供電的電纜以及與控制系統(tǒng)通訊的控制電纜，穿過控制箱而連接的電源和信號線是穿過安裝于機艙內的滑環(huán)而輸出連接的。變槳控制器是整個變槳系統(tǒng)的核心。變槳控制系統(tǒng)的兩個控制回路：電流控制回路的反饋系統(tǒng)是測量內部的電流；對于轉速控制回路，是反饋在電機上的轉速傳感器的測量信息控制回路。變槳控制器同時需要完成三個變槳電機與頂部控制柜之間的通訊和數(shù)據(jù)傳輸?；究刂七^程如下：主機向控制器發(fā)送驅動指令，作為回應，控制器向主機發(fā)送目前位置數(shù)據(jù)信息。通過目前位置和目標位置的比較，控制器產生的一個模擬量設定值。隨即，它控制制動器和變換器的控制器釋放。這個模擬量設定值被傳送至三個軸控制柜，功率變換器得到信號后開始啟動，按照給定值驅動電機旋轉，將葉片轉送到目標位置。三、變槳系統(tǒng)常見部件-雙饋以LUST變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：通訊滑環(huán)：主控系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)信號連接；連接信號滑環(huán)針腳主控接線端子備注AC400V電源A/B/C/N/PE1/2/3/4/546/47/48/49/PEA插AC230VUPS電源L/N6/750/51N插AC230V照明電源L/N8/959/60N插三、變槳系統(tǒng)常見部件-雙饋連接信號滑環(huán)針腳主控接線端子備注DC24V變槳小故障10138O插電池電壓OK（128）11139O插快速收槳12103O插公共接地0V（3G1）13104O插暴風位置反饋14140O插備用線15141O插旁路限位開關16105O插來自控制柜24V直流電源17244O插DI：24V（超速模塊）18268O插轉速傳感器OK19269O插L+B+20207P插L+B-21208P插三、變槳系統(tǒng)常見部件-雙饋以LUST變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：中控柜：連接信號主控柜部件備注AC400V電源A/B/C/N/PEAC400V軸控柜供電1/2/31F1/1F2/1F3A插AV230V潤滑油泵1F7U插AC230V軸控柜供電1/2/31F4/1F5/1F6F插AC400V剎車電源3Q1--3G2--3F4/3F5/SF6F插AC230V充電器供電5F1--5G1--5F2--12K1/13K1/14K1B插AC230V插座供電5F3F插三、變槳系統(tǒng)常見部件-雙饋以LUST變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：中控柜：連接信號主控柜部件備注AC230VUPS電源L/NAC230V軸控柜供電1/2/32F1/2F2/2F3F插AC230V2G1供電2F4—2G1—2F6—L+BAC230V3G1供電2F5—3G1—3F1/3F2/3F3F插DC200V三、變槳系統(tǒng)常見部件-雙饋以LUST變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：軸控柜：連接信號軸控柜部件備注AC400V電源A/B/C/N/PEAC400V軸控柜供電1Q1—1T1—1A1A插蓄電池供電DC220V供電1Q2—1A1/2F5(電池剎車釋放)M插AC230V軸控柜供電1/2/3電機風扇/加熱器供電2Q1F插AC230VUPS電源L/N電池電壓監(jiān)視/正常變槳啟動供電4U1/3K4/3K7/4K1/4K2/4K3F插三、變槳系統(tǒng)常見部件-雙饋以LUST變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：軸控柜：連接信號軸控柜部件備注DC24V啟動脫開旁路繼電器3K1DC24V接收L+B命令釋放剎車繼電器3K2DC216V電池收槳接觸器3K3AC230V正常變槳接觸器3K4DC216V電池收槳抱閘接觸器3K5DC24V92度限位開關繼電器3K6AC230V交流剎車釋放接觸器3K7三、變槳系統(tǒng)常見電氣部件-雙饋以LUST變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：軸控柜：連接信號軸控柜部件備注AC230V驅動器直流電源接觸器4K1低穿時間繼電器4K2低穿中間繼電器4K3低穿三、變槳系統(tǒng)控制原理-直驅三、變槳系統(tǒng)控制原理-直驅三、變槳系統(tǒng)常見部件-直驅以天成同創(chuàng)變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：通訊滑環(huán)：機艙控制系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)信號連接；連接信號滑環(huán)針腳機艙控制柜接線變槳控制柜接線AC400V電源L1/L2/L3/N/PEXS2_A(1/2/3),XS2_B(1/2/3)，PEX101X6（1/2/3/N/PE）XS1(A1/B1/C1)通訊XS1_B(1/2/3)X1(A1/B1/SC)XS6(A3/A8/A5)變槳系統(tǒng)OKXS1_A(1)123X7(1)XS6(B1)變槳安全鏈XS1_A(2/3)123X7(2/3)XS6(B2/B3)變槳安全鏈反饋XS1_A(4)123X7(4)XS6(B4)三、變槳系統(tǒng)常見部件-直驅以天成同創(chuàng)變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：變槳控制柜：連接信號變槳控制柜部件備注AC400V電源過電壓保護2U1充電器3U2充電器空開3F6下一變槳柜空開2Q1三、變槳系統(tǒng)常見部件-直驅以天成同創(chuàng)變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：變槳控制柜：連接信號變槳控制柜部件備注AC230V電源變槳電機風扇保險2F1變槳柜加熱保險2F2變槳柜加熱電阻2R1插座3F5三、變槳系統(tǒng)常見部件-直驅以天成同創(chuàng)變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：變槳控制柜：連接信號變槳控制柜部件備注DC100V電源AC2變槳電機驅動器4U3保險4F7手動開關4S1超級電容X0ADC100V/DC24V7T1散熱器風扇、AC2風扇、電機剎車、92度開關等繼電器以及A10電壓轉換模塊供電DC100V/DC24V9T2PLC電源模塊及相關繼電器供電三、變槳系統(tǒng)常見部件-直驅以天成同創(chuàng)變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：變槳控制柜：連接信號變槳控制柜部件備注DC24V電源(7T1)電機剎車5K1繼電器變槳電機風扇5K2繼電器機柜加熱器風扇保險2F3機柜加熱器風扇保險2F4DC24V保險7F9充電器散熱風扇保險7F10充電器散熱風扇保險7F11AC2散熱風扇保險7F1292度開關8K3繼電器電壓轉換模塊A10三、變槳系統(tǒng)常見部件-直驅以天成同創(chuàng)變槳系統(tǒng)為例（主要進行電氣回路梳理）：變槳控制柜：連接信號變槳控制柜部件備注DC24V電源(9T2)保險9F13PLC電源模塊供電PLC-10A1變槳系統(tǒng)OK13K4繼電器AC2復位13K5繼電器變槳柜加熱13K6繼電器充電器散熱風扇13K7繼電器柜體加熱器風扇13K8繼電器DC24V電源(外部安全鏈)外部安全鏈18K9繼電器浪涌保護10U4滑環(huán)通訊連接浪涌保護三、變槳系統(tǒng)常見部件-直驅以天成同創(chuàng)變槳系統(tǒng)為例-變槳驅動柜：4U3：AC2變槳驅動器3U2：充電電源7T1:24V電源7F9DC24V保險7F10充電器散熱風扇保險7F11充電器散熱風扇保險7F12AC2散熱風扇保險X24端子排X25端子排X26端子排3F6充電器電源開關3F5AC230V插座開關3X插座三、變槳系統(tǒng)常見部件-直驅以天成同創(chuàng)變槳系統(tǒng)為例-變槳控制柜：控制PLC9T2：24V電源2#A10電池電壓轉換模塊X27端子排PLC變槳控制單元10U4通訊浪涌保護2F1變槳電機風