2.1--金风1.5兆瓦风力发电机组控制系统介绍
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金风1500kw机组电控部分原理介绍
前言目录第一章金风1500KW系列风力发电机组冷却系统简介 (5)一散热系统概述 (5)1.1 散热形式简介 (5)二金风1.5MW系列风机冷却系统类别 (5)2.1 风冷系统 (5)2.1.1 MW风机Freqcon变流器热源 (5)2.1.2 MW风机Freqcon变流器主要器件散热设计目标 (7)2.1.3 MW风机Freqcon变流器风冷散热系统 (8)2.1.4 风冷系统主要器件清单 (9)2.2 水冷系统 (10)2.2.1 MW风机水冷变流器介绍 (10)2.2.2 MW风机水冷散热系统 (11)2.2.3 水冷系统主要元器件清单 (12)第二章金风1500KW系列风力发电机组变桨系统介绍 (13)---- Vensys变桨系统 (13)一变桨电气系统功能 (13)二变桨系统在轮毂内的拓扑结构 (13)三变桨电气系统组成 (15)3.1 变桨柜内部组成 (15)3.2 控制柜外部驱动及检测部分 (22)四变桨系统软件变量定义 (24)4.1 主PLC与BC3150之间交互的信息 (24)4.2 铂电阻测量模块KL3204 (25)4.3 模拟量输入模块KL3404 (26)4.4 模拟量输出模块KL4001 (26)-----LUST变桨系统 (27)一系统简介 (27)1.1 原理结构 (27)1.2 工作模式 (27)1.3 工作模式切换 (27)1.4 柜内元器件布局 (28)二系统结构组成 (28)2.1 电源 (28)2.2 总线与安全链 (28)2.3 主要部件介绍 (29)----SSB变桨系统 (32)一系统简介 (32)1.1 原理结构 (32)二 SSB变桨系统工作模式 (32)2.1 “自动”操作模式 (32)2.2 “紧急 (EFC)”操作模式 (33)2.3 “手动”操作模式 (33)三变桨系统硬件组成 (34)3.1 变桨系统组成 (34)3.2 SSB变桨系统的工作模式 (37)3.3 SSB变桨系统的安全链 (37)第三章金风1500KW系列风力发电机组变流系统介绍 (39)---- SWITCH变流系统 (39)一概述 (39)1.1 能量转换功能 (39)1.2 低电压穿越功能 (39)二变流器的主要技术参数 (39)2.1 网侧功率模块（1U1） (39)2.2 电机侧功率模块（2U1、3U1） (40)2.3 直流制动功率模块（4U1） (40)2.4 网侧断路器（1Q1） (40)2.5 网侧断路器（2Q1、2Q2） (40)三变流器主拓扑结构及原理介绍 (40)3.1 网侧控制原理 (41)3.2 电机侧控制原理 (41)四变流器起停控制 (42)4.1 变流器启动控制 (42)4.2 变流器停止控制 (42)4.3 变流器故障控制 (43)五变流器通讯控制 (43)5.1 变流器内部通讯 (43)5.2 硬件信号 (43)5.3 变流和主控之间通讯数据 (43)六变流器功率因数及功率裕度计算 (44)6.1 输出功率理论计算 (45)6.2 输出功率实际计算 (46)---- FREQCON变流系统 (48)一主回路功能与设计 (48)1.1 主回路拓扑 (48)1.2 主回路拓扑功能 (49)1.3 主回路参数设计 (49)二主回路控制器设计 (53)2.1 Boost电流控制 (53)2.2 网侧逆变器控制 (54)三逻辑功能与故障保护 (58)3.1 变流器启动 (58)3.2 变流器停机 (59)3.3 系统采样 (59)3.4 变流器故障保护 (59)3.5 功率模块硬件保护 (59)第四章金风1500KW系列风力发电机组主控系统介绍 (60)一概述 (60)二主控制柜 (63)三机舱控制柜 (64)四主控系统使用PLC模块 (65)4.1 主站接口模块 (65)4.2 CPU模块 (65)4.3 CPU电源模块 (66)4.4 总线供电模块 (67)4.5 总线耦合器模块 (67)4.6 通道数字量输入模块 (67)4.7 通道数字量输出模块 (68)4.8 通道模拟量输入模块 (68)4.9 通道模拟量输入模块 (69)4.10 三相电力测量模块 (69)五传感器 (70)5.1 温度测量传感器（PT100） (70)5.2 接近开关 (70)5.3 振动加速度传感器 (70)5.4 风向标和风速仪 (70)5.5 机舱位置传感器 (71)第五章金风1500KW系列风力发电机组防雷接地系统简介 (71)一雷电的产生及危害 (71)二防雷接地系统设计说明 (73)2.1 防雷系统设计的基本方法 (73)2.2 雷电接受和传导途径 (74)2.3 叶片部分防雷接地 (74)2.4 机舱部分防雷接地 (74)2.5 机组基础防雷接地 (74)2.6 过压保护和等电位连接 (75)2.7 电控系统防雷 (75)第六章金风1500KW系列风力发电机组现场总线简介 (76)一现场总线定义 (76)二 PROFIBUS–DP介绍 (78)2.1 PROFIBUS–DP的特点 (78)2.2 PROFIBUS-DP的构成 (78)三金风1500KW机组总线组成 (79)3.1 1500KW机组的profibus拓扑结构如下 (79)3.2 金风1500KW机组profibus特性 (79)3.3 金风1500KW机组profibus通讯测量 (79)第一章金风1500KW系列风力发电机组冷却系统简介一散热系统概述众所周知，集成电路技术的快速发展，导致各种电子器件和产品的体积越来越小，集成器件周围的热流密度越来越大，如金风科技MW机风机中变流器IGBT上热流密度最高可达︒水平30w/cm2。
1.5兆瓦风机电控系统介绍
对于处于旷野之中高耸物体，无论怎么样防护，都不可能完全避免雷 击。因此，对于风力发电机组的防雷来说，应该把重点放在遭受雷击 时如何迅速将雷电流引入大地，尽可能地减少由雷电导入设备的电流， 最大限度地保障设备和人员的安全，使损失降低到最小的程度。金风 1.5MW风力发电机组的防雷系统就是遵循这一原则而设计的，从叶尖 到机组基础，各部分均采用了严密的防雷击保护措施（见上图），防 雷按照IEC61024标准所规定的I级保护等级要求，参照执行IEC 61400-24、DIN VDE 0127、GB50057-1994等标准金风1.5MW风力 发电机组的防雷系统，根据相应的防雷标准，我们将风力发电系统的 内外部分分了多个电磁兼容性防雷保护区。其中，在机舱、塔身和主 控室内外可以分为LPZ0、LPZ1和LPZ2三个区（如上图）。针对不同 防雷区域采取有效的防护手段，主要包括雷电接受和传导系统、过电 压保护和等电位连接等措施，这些都充分考虑了雷电的特点而设计， 实践证明这一方法简单而有效。
控制及安全保护
整个运行过程都处于主控PLC严密控制之中。其安全保护系统分三层结构：计算机 系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在机组发生超常振动、过速、电 网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对于电流、功率保护，采用两套相互独立的 保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后。电控系统会在系统恢复 正常后自动复位，机组重新启动。 具体运行过程为： A、当风速持续10分钟（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于10.1转／ 分时并入电网。 B、随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于12m/s时，达到额定出力，超 出额定风速机组进行恒功率控制。 C、当风速高于２２米/秒持续10分钟，将实现正常刹车（变桨系统控制叶片进行顺桨， 转速低于切入转速时，风力发电机组脱网）。 D、当风速高于28米/秒并持续10秒钟时，实现正常刹车；当风速高于33米/秒并持续1 秒钟时，实现正常刹车。 E、当遇到一般故障时，实现正常刹车。 F、当遇到特定故障时，实现紧急刹车（变流器脱网，叶片以7°/s的速度顺 桨）。
1.5WM机组主控系统介绍
数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动器等负载。数 字量输出模块将CPU内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放 大的作用。输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交 流负载的双向晶闸管或固态继电器。（如图所示）
模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成是A/D 转换器。（如图所示）
模拟量输出模块用于将CPU送给它的数字信号转换成为比例的电流信号或电压信号，对执 行机构进行调节或控制，其主要组成部分是D/A转换器。（如图所示）
3.4、倍福PLC模块
KL9010是K_BUS终端端子(模块)
KL9010总线末端端子可用于总线 耦合器和总线端子之间的数据交换。 每一个站都可在右侧使用KL9010 作为总线末端端子。总线末端端子 不具有任何其它功能或连接能力。
PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上 提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。
3.3、PLC输入和输出模块的基本原理
数字输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器，例如二线式光电开关和接近开 关等。数字量输入模块将从现场传来的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号电平。输入电 路中一般设有RC滤波电路，以防止由于输入触点的抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号，输 入电流一般为数毫安。（如图所示）
பைடு நூலகம்
维护模式激活 No
OR
Yes No
停机正常
Yes
维护
OR
Yes 维护模式激活 No
维护模式下电 No
机转速故障
Yes
OR
5.2 启动和并网控制
风力发电机的起动和并网过程如下：由风向传感器测出风向主控制 器使偏航驱动机构动作，从而使风力发电机组对准风向。同时检测风速 （只要有风发电机转子就有转动，随着风速的增加发电机的感应电压也 逐步增加，即电机端电压逐步升高），当风速超过切入风速时，机组开 始启动，当机组达到一定条件时，通过全功率变流器控制的功率模块和 变流器网侧电抗器、电容器的LC滤波作用使系统输出电压等于电网电压、 频率也达到并网条件，同时检测电网电压与变流器网侧电压之间的相位 差，当其为零或相等（过零点）时实现并网发电（这些条件在金风 1.5MW机组里全部通过变流装置的控制来实现，变流装置通过锁相控制 和SPWM调制等使机组输出达到并网条件）。
金风1.5MW风力发电机组温控系统
备用熔断器：自动保险器/熔丝 4 A
重量/包装: 0.38 kg
温度调节部分-6/11
3.1.5
柜体加热器
型号：SK 3105.200 800W 230VAC
备用熔断器：自动保险器/熔丝 6A
重量/包装: 1.22 kg
温度调节部分-7/11
3.2 温度调节回路
3.2.1 主控系统温度调节回路
最大风压 : 0 .. 200 Pa
额定电压 : 230VAC
输入电流 : 0.24/0.28 A
输入功率 : 50/61W
电机转速 : 3120/min
使用频率 : 50/60Hz
防护等级 : IP44 温度范围 : -25 .. 75°C
噪音指数 : 69 dB(A)。
温度调节部分- 3/11
/min)
端 子：2引线
轴承类型：滚珠轴承
重 量：2.72kg。
温度调节部分-4/11
3.1.4
水冷散热风扇。
型号：042 500DV-A2 400V 50Hz
功率：1.5kW
风量：71003 /h
温度调节部分-5/11
3.1.5
柜体加热器
型号：SK3105.330 110-240VAC/30W
简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有
温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度
（居里温度）时，它的电阻值随着温度
的升高呈阶跃性的增高。金风1.5MW
机组内一般采用过热保护用PTC电阻。
温度检测部分-4/10
2.1.4 倍福模块KL3204
KL3204 模拟量输入端子可
直接连接电阻型传感器。总
-0.1℃，三通阀关闭一次，然后在持续检测6s前后检测进阀温度差值，如果温差小
重量/包装: 0.38 kg
温度调节部分-6/11
3.1.5
柜体加热器
型号：SK 3105.200 800W 230VAC
备用熔断器：自动保险器/熔丝 6A
重量/包装: 1.22 kg
温度调节部分-7/11
3.2 温度调节回路
3.2.1 主控系统温度调节回路
最大风压 : 0 .. 200 Pa
额定电压 : 230VAC
输入电流 : 0.24/0.28 A
输入功率 : 50/61W
电机转速 : 3120/min
使用频率 : 50/60Hz
防护等级 : IP44 温度范围 : -25 .. 75°C
噪音指数 : 69 dB(A)。
温度调节部分- 3/11
/min)
端 子：2引线
轴承类型：滚珠轴承
重 量：2.72kg。
温度调节部分-4/11
3.1.4
水冷散热风扇。
型号：042 500DV-A2 400V 50Hz
功率：1.5kW
风量：71003 /h
温度调节部分-5/11
3.1.5
柜体加热器
型号：SK3105.330 110-240VAC/30W
简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有
温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度
（居里温度）时，它的电阻值随着温度
的升高呈阶跃性的增高。金风1.5MW
机组内一般采用过热保护用PTC电阻。
温度检测部分-4/10
2.1.4 倍福模块KL3204
KL3204 模拟量输入端子可
直接连接电阻型传感器。总
-0.1℃，三通阀关闭一次，然后在持续检测6s前后检测进阀温度差值，如果温差小
金风1.5MW 风力发电机组简介就地监控
变流器/冷却系 统页面
此页面包括：变 流器数据、冷却 系统数据、变流 器运行状况鸡冷 却系统信号。 这些数据中包括 变流器各个部分 的温度，水冷系 统的温度、压力 和流量，水冷系 统各元器件的运 行状态，变流系 统的运行状态。
偏航/液压系统页 面
此页面包括：偏航系 统信息、液压偏航状 态信号、动作等级。 这些数据中包括偏航 位置、偏航速度、解 缆日期、加脂日期， 偏航电机和液压泵的 工作时间，偏航和液 压系统工作的数字量 等。
金风1.5MW风力发电机组简介
吕进岗
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人机交换界面简介及简单操作 1.5MW风力发电机组电气控制系统简介
一、人机交换界面简介及简单操作
通过此软件我们 可以登录到通讯 局域网中任何一 台就地的面板机 中（处联网状态 并装有VNC软件） 进行任意的操作。 运行run vnc viewer跳出对话框， 输入要登录电脑 的IP地址如： 192.168.150.**， 点击OK，跳出第 二个对话框输入 密码：2010，点 击OK进入到相应 的电脑中。
f文件b文件数据时序图100102030405060708090100114428743057371685910021145128814311574171718602003214622892432257527182861300431473290343335763719386240054148429144344577472048635006514952925435557857215864pitchpositionblade1pitchpositionblade1二15mw风力发电机组电气控制系统的组成及简介变桨系统变流系统主控系统整流单元逆变单元控制单元传感器单元执行单元变桨传感器变桨执行器件变桨控制单元变桨备电控制单元滤波单元监控系统工业以太网监控软件总线系统直驱15mw电控系统组成保护单元人机交互风机控制参数设置查阅信息网络远程监控统计报表风机控制参数设置查阅信息主控制器风机系统逻辑控制风机正常工作逻辑控制故障诊断及保护数据采集统计变浆系统桨距调节桨距角采集异常保护变流系统电力变换功率控制转矩控制功率因数调节传感器数字量采集模拟量采集15mw风力发电机组电气控制系统的拓扑结构1主控系统金风15mw风力发电机组的主控系统以德国beckhoff公司生产的嵌入式plc控制器为核心
金风1.5兆瓦机组通讯监控系统概述
工作站 工作站 服务器
工作站
打印机
工作站
网状
计算机数据通信网络拓扑结构
组合拓扑结构图
金风1.5兆瓦机组的通信网络结构
• 随着风力发电机组大型化的发展趋势，风机通讯的即时性、可靠性、稳定性 显得更为重要，为此，公司1.5兆瓦风力发电机组采用了工业以态网的组网模 式。 • 以太网是一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE 802.3标准给出了以 太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的 内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局 域网标准，如令牌环、FDDI和ARCNET。 • 工业以态网是指应用到工业控制系统的以态网。 • 金风科技1.5兆瓦风机监控系统主要功能是获取统计风机运行数据，即时获取 风机运行状态，并进行简单控制。由于风机控制主要是通过就地PLC完成， 中央监控系统对就地信息获取的即时性要求并不高，但需要获取准确的风机 运行状态与数据。另考虑风机中控与各风机间实际地理位置情况、风机通讯 成本，及现场对通讯端口需求情况（一般只需要3个网口），设计采用自愈环 网结构。以下为几种自愈环网结构。 • 单环路结构 • 应用在风机较少项目（10台以下）上。 • 当此环路上的某一个节点发生故障时都不会影响其它节点的正常通信。
达坂城5台兆瓦级风机 通信网络结构
金风1.5兆瓦机组风机内通信连线
中央监控系统软件的介绍
• 金风中央监控采用C/S结构设计，使用数据库实现数据存储。通 过实现各个风机主轮训方式实现风机数据的实时显示。通过实现 各个风机单独查询方式获得选定风机的实时详细状态显示。通过 实现命令下达方式实现对选定风机的就地控制。 • 由于系统是就地控制系统。所以是一个相对独立的自动化监控系 统。它通过与风机适配器的结合获得风机的各实时数据并选择存 入数据库中。通过分析处理、显示、统计等一系列的过程来完成 对风电厂各个风机的自动化监控。 • 本系统符合IEC标准协议，具有协议无关性。即任何协议的风机 协议均可在适配器适配后连接此系统运行。 • 为了使软件在WINDOWS中达到最佳显示效果，请将WINDOWS 显示分辨率设置为800×600以上，颜色设置为256种以上颜色。
机组控制系统介绍
金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
电机侧功率单元 主电缆
AC DC DC
适合接入电网的频率：50/60 Hz 电压：620VAC(+/-10%) ； 标准功率因数：1.0， 无功功率的调节范围：-0.95~0.95 ； 运行温度(以外界环境运行为准)：零下 30℃ ~零上 50℃ ； 采用风冷散热、集中控制方式 。
二、机组主控制系统的组成及功能
机组中用到的贝福模块（或功能端子） 1、主控制器CX1020 2、控制器供电电源CX1100-0002 3、Profibus-DP通信主站模块CX1500-M310 4、子站通信模块BK3150（总线耦合器） 5、子站通信模块BC3150（总线端子控制器） 6、4通道数字量输入端子KL1104 7、4通道数字量输出端子KL2134 8、8通道数字量输出端子KL2408 9、4通道模拟量输入端子KL3204 10、电力测量端子KL3403
主控系统
冷却系统
监控系统
变桨传感器 变桨执行器 变桨控制单元 备电系统
整流单元 逆变单元 直流保护单元 控制单元 滤波单元
控制单元 传感器单元 执行单元 总线系统
风冷系统 水冷系统
以太网通信网络系统 人机交互监控系统
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
控制系统各个部分的主要功能
人机交互 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息 网络/远程监控 ▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
二、机组主控制系统的组成及功能
2、控制器供电电源CX1100-0002
CX1100-0002模块是系统可以选择的三种电源模块中的一种。所有其他系统组件的 电源通过内置 PC104 总线供电，无需单独的电源线。然而，CX1100 组件除了提供电源 以外，还可具有其他重要特性：集成的 NOVRAM 可实现 故障情况下过程数据的安全存 储。有两行字符（每行 16 个字符）的 LCD 显示器用于显示系统和用户信息。
电机侧功率单元 主电缆
AC DC DC
适合接入电网的频率：50/60 Hz 电压：620VAC(+/-10%) ； 标准功率因数：1.0， 无功功率的调节范围：-0.95~0.95 ； 运行温度(以外界环境运行为准)：零下 30℃ ~零上 50℃ ； 采用风冷散热、集中控制方式 。
二、机组主控制系统的组成及功能
机组中用到的贝福模块（或功能端子） 1、主控制器CX1020 2、控制器供电电源CX1100-0002 3、Profibus-DP通信主站模块CX1500-M310 4、子站通信模块BK3150（总线耦合器） 5、子站通信模块BC3150（总线端子控制器） 6、4通道数字量输入端子KL1104 7、4通道数字量输出端子KL2134 8、8通道数字量输出端子KL2408 9、4通道模拟量输入端子KL3204 10、电力测量端子KL3403
主控系统
冷却系统
监控系统
变桨传感器 变桨执行器 变桨控制单元 备电系统
整流单元 逆变单元 直流保护单元 控制单元 滤波单元
控制单元 传感器单元 执行单元 总线系统
风冷系统 水冷系统
以太网通信网络系统 人机交互监控系统
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
控制系统各个部分的主要功能
人机交互 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息 网络/远程监控 ▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
二、机组主控制系统的组成及功能
2、控制器供电电源CX1100-0002
CX1100-0002模块是系统可以选择的三种电源模块中的一种。所有其他系统组件的 电源通过内置 PC104 总线供电，无需单独的电源线。然而，CX1100 组件除了提供电源 以外，还可具有其他重要特性：集成的 NOVRAM 可实现 故障情况下过程数据的安全存 储。有两行字符（每行 16 个字符）的 LCD 显示器用于显示系统和用户信息。
5兆瓦风机电控系统介绍
在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过 轮毂传至机舱。
机舱底板与上段塔架之间、塔架各段之间塔架除本身螺栓连接之外还增加了 导体连接。
在机舱的后部还有一个避雷针，在遭受雷击的情况下将雷电流通过接地电缆 传到机舱底座，避免雷电流沿信号及传动系统的传导。
机舱底座为球墨铸铁件，机舱内的零部件都通过接地线与之相连，接地线尽 可能地短直。雷电流通过塔架和铜缆经基础接地传到大地中（见下图）。
控制及安全保护
整个运行过程都处于主控PLC严密控制之中。其安全保护系统分三层结构：计算机 系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在机组发生超常振动、过速、电 网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对于电流、功率保护，采用两套相互独立的 保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后。电控系统会在系统恢复 正常后自动复位，机组重新启动。
DP总线 1号变桨柜
滑环
DP总线
DP总线 DP总线
3号变桨柜
2号变桨柜
DP总线 DP总线 DP总线
机舱柜（topbox)
主控柜和低压柜
变流柜
IGBT单元
变流控制器
VERTECO控制系统 实际的物理分布及通 信连接
DP总线 DP总线
DP总线
滑环
1号变桨柜
DP总线
机舱柜（topbox)
2号变桨柜 3号变桨柜
停机正常
Yes
激活 No
服务模式下电 No
机转速故障
Yes
OR
启动和并网控制
风力发电机的起动和并网过程如下：由风向传感器测出风向并使偏 航控制器动作，使风力机对准风向。同时检测风速（只要有风发电机转 子就有转动，随着风速的增加励磁电流也逐步增加，即电机端电压逐步 升高），当风速超过切入风速时，通过全功率变流器控制和机端变压器 的变压作用使系统输出电压等于电网电压、频率也达到并网条件，这时 还检测电网电压与风机端电压之间的相位差，当其为零或相等（过零点） 时合闸并实现并网
金风1.5MW偏航系统
当风机持续4秒钟检测的偏航位置信号小于10（数值小于10代表输入的信号有错 误，输出数据的大小与模块的处理方式有关，参见相关模块的使用说明书），则 风机报error_yaw_position_sensor故障，即偏航位置传感器故障。检查由模块到 机舱位置传感器的接线，若接线正常，检查机舱位置传感器是否能正常工作并检 查电阻阻值是否正常，若不正常则证明机舱位置传感器的滑线电阻损坏，若以上 检查都正常，则可以拆下机舱位置传感器，旋转凸轮改变电阻看系统显示的偏航 位置变化能否正常，不正常则更换相应模块。
结束语
谢谢大家聆听！！！
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金风1.5MW偏航系统
1.5兆瓦风机的偏航系统（除液压站外）包括：偏航电机、偏航减 速器、机舱位置传感器、偏航加脂器、毛毡齿润滑器、偏航轴承、 偏航刹车闸、偏航刹车盘。
偏航轴承采用四点接触球转盘轴承结构。偏航电机是多极电机， 电压等级为400V，内部绕组接线为星形。电机的轴末端装有一个 电磁刹车装置，用于在偏航停止时使电机锁定，从而将偏航传动 锁定。附加的电磁刹车手动释放装置，在需要时可将手柄抬起刹 车释放。偏航刹车闸为液压盘式，由液压系统提供约140～160bar 的压力，使刹车片紧压在刹车盘上，提供足够的制动力。偏航时， 液压释放但保持24bar的余压，这样一来，偏航过程中始终保持一 定的阻尼力矩，大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷。偏航刹 车盘是一个固定在偏航轴承上的圆环。偏航减速器为一个行星传 动的齿轮箱，将偏航电机发出的高转速低扭矩动能转化成低转速 高扭矩动能。机舱位置传感器内是一个10千欧姆的环形电阻，风 机通过电阻的变化，确定风机的偏航角度并通过其电阻的变化计 算偏航的速度。偏航加脂器负责给偏航轴承的润滑加脂的工作。 毛毡齿润滑器负责给偏航齿的润滑。
当风机发出向左偏航信号后持续4秒钟没有收到左偏航反馈信号，则风机报 error_yaw_left_feedback故障，即左偏航反馈丢失；同样当风机发出向右偏航信 号后持续4秒钟没有收到右偏航反馈信号k故 障，即右偏航反馈丢失。检查相应的线路及模块是否正常。
结束语
谢谢大家聆听！！！
11
金风1.5MW偏航系统
1.5兆瓦风机的偏航系统（除液压站外）包括：偏航电机、偏航减 速器、机舱位置传感器、偏航加脂器、毛毡齿润滑器、偏航轴承、 偏航刹车闸、偏航刹车盘。
偏航轴承采用四点接触球转盘轴承结构。偏航电机是多极电机， 电压等级为400V，内部绕组接线为星形。电机的轴末端装有一个 电磁刹车装置，用于在偏航停止时使电机锁定，从而将偏航传动 锁定。附加的电磁刹车手动释放装置，在需要时可将手柄抬起刹 车释放。偏航刹车闸为液压盘式，由液压系统提供约140～160bar 的压力，使刹车片紧压在刹车盘上，提供足够的制动力。偏航时， 液压释放但保持24bar的余压，这样一来，偏航过程中始终保持一 定的阻尼力矩，大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷。偏航刹 车盘是一个固定在偏航轴承上的圆环。偏航减速器为一个行星传 动的齿轮箱，将偏航电机发出的高转速低扭矩动能转化成低转速 高扭矩动能。机舱位置传感器内是一个10千欧姆的环形电阻，风 机通过电阻的变化，确定风机的偏航角度并通过其电阻的变化计 算偏航的速度。偏航加脂器负责给偏航轴承的润滑加脂的工作。 毛毡齿润滑器负责给偏航齿的润滑。
当风机发出向左偏航信号后持续4秒钟没有收到左偏航反馈信号，则风机报 error_yaw_left_feedback故障，即左偏航反馈丢失；同样当风机发出向右偏航信 号后持续4秒钟没有收到右偏航反馈信号k故 障，即右偏航反馈丢失。检查相应的线路及模块是否正常。
金风1.5兆瓦机组通讯监控系统概述
软件功能：
• • • • • • • • • • 瞬时值实时监测 统计值监测 远程控制 数据存储 报警功能 图形绘制 报表功能 打印功能 数据备份功能 远程接口
主界面
• 在主界面的上方是系统菜单项和快捷图标按钮；中间部 分是风机图标排布区和风机主要信息显示区；最下方从 左到右依次为风电场名称，当前日期时间，当前使用系 统用户。 • 风机图标： • 红色：表示风机有故障（初始状态，当风机通讯连接未 收到有效数据时）。 • 带×符号：表示此风机未收到有效数据（即风机通讯中 断）。 • 文字：显示的信息包括（风机号、风机状态、风速、功 率）
单环路结构
中心交换机（集线器）连接各环网
• 交换机通过中央交换机连接 多环网结构使服务器端增强 了可扩展性，将其他外围集 线服务器或终端接入风机通 讯网，利于后期新增风机功 能。其网络结构如图：
多环相切结构
• 多环相切结构是指集线服 务器已接入一风机环网， 其他风机环网通过交换机 切入此风机环网。这种网 络各风机环网接入同一环 网，对此环的带宽占用较 多，对风机通讯速度有影 响，但适合现场风机极为 复杂线路。
统计查询菜单
• 在主界面的统计查询菜单 下包含：历史状态日志查 询，历史故障日志查询， 历史故障统计。
历史状态日志查询
• 功能：查询选定风机的选 定日期的状态记录 • 操作：选择统计查询菜单， 点击其下的历史状态日志 查询。选择需查看的风机 后选定日期，点击统计即 可。 • 结果：显示风机的历史状 态变化记录。
风机设置
• 功能：显示风机的编号、屏幕 位置、协议类型、风机控制id 等保证系统正常运行的风机基 本配置信息。 • 操作：点击设置菜单栏。选择 其下的风机设置选项进入风机 设置显示界面。单击风机信息 记录集。如果想对某台风机的 基本信息进行修改，则只需双 击那台风机的信息栏，进入风 机信息设置界面，在这里修改， 然后单击修改即可， • 结果：显示风机的基本配置信 息。
金风1[1].5兆瓦机组发电机介绍(郭建)1
![金风1[1].5兆瓦机组发电机介绍(郭建)1](https://img.taocdn.com/s3/m/ace1cfa46bec0975f465e2d0.png)
同步发电机的基本工作原理和结构
• （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经 历一个周期的变化，若电机有p对磁极，转子以 每分钟n转旋转，则每分钟内电动势变化pn个周 期，即频率为： pn
f
• 也就是当电机的磁极对数p 一定时，频率f和转速 n有严格不变的关系。
60
• 同步发电机的定子和异步电机的定子相同，即在 定子铁心内圆均匀分布的槽内嵌放三相对称绕组， 同步发电机的定子又称电枢，转子主要由磁极铁 心与励磁绕组组成。当励磁绕组通以直流电流后， 转子即建立恒定磁场。作为发电机，当原动机拖 动转子旋转时，其磁场切割定子绕组而产生交流 电动势，该电动势的频率为。如果同步发电机接 上负载，将有三相电流流过，同步发电机把机械 能转换成了电能。
同步风力发电机
把同步发电机应用到风力发电上，基本的有两种机械联接方式， 一种是仍通过变速齿轮箱，做成高速同步发电机；另一种是取消 变速齿轮箱，把风轮轴与发电机直联，并把发电机做成低速同步 发电机，这种发电机直径很大，但轴向长度很短，像个大饼。无 论采用哪种机械联接方式，若发电机定子出线端直接接人工频电 网，则系统需要单独一套稳速装量；另一方面，同步发电机的并 网也不像感应发电机那样简单，需要一整套并网措施。当然也可 以采用同步发电机通过静止变流器向电网输送恒压恒功率的电能。 从能量转化角度出发，根据有关资料分析认为，由从可变的轴转 速风轮机驱动的笼型感应发电机获得并转化的能量比从以恒定转 速驱动的同步发电机获得并转化的能量大约多20%。 • 这里需要指出的是，采用电力电子变流变频设备连接发电机和电 网时，要注意电力电子变流变频器产生的谐波对电网的污染，这 种污染有时是十分严重的。在国内的风电场运行监测中，曾一度 监测到高频谐波，且峰值很高，不得不引起运行、设计人员的注 意。
金风1.5MW风力发电机组Vensys变桨系统介绍
名称
开关电源
型号
ZIVAN
功能及端口定义
功能：将50HZ线电压400V(三相)交流电输入转换为60V直流电输出。 AUX1 C\AUX1 NO=开关电源正常输出信号
额定60V/80A
ON/OFF=开关电源工作/停止工作信号 LSENSE 电流检测通道
变频器
SW:AC2T2IFWMF145_HYSO4
功能：采集超级电容高低电压； X4:4=／X4:3分别采集电容高低60V／30V直流输入电压； X4:5=模块24V电源的接口；X4:9／X4:10=电压检测模拟量输出； X4:11=电流检测模拟量输出
A10自制模块
旋转编码器
1=旋边电源；3/7=正/负向SSI脉冲输入；5=清零端；8/9=速度和位移 反馈；10=反馈旋边工作正常信号；
功能：将60VDC转换成三相频率可变的29VAC BATT/-BATT为直流输入,U V W为交流电输出；
额定48V/450A
F3/F9控制变桨电机刹车电磁阀； E5=自动变桨控制信号；F4=自动变桨使能； E12=叶片向0度方向变桨信号；E13=叶片向90度方向变桨信号； F6/F12外部过载信号；
0° 接近开关
电机控制 及信号线
电机控制 及信号线
电机控制 及信号线
3.1 变桨系统驱动原理
Profibus DP 状态 自动/手动切换 Beckhoff I/O system 向0度变桨 向90度变桨 手动 控制 状 态 信 息 控 制 命 令 A10电压/ 电流转换 电压 电流 信号 DC 24V DC/DC 变换 风扇 温 度 信 号 Pt100 状 态 信 号 控 制 命 令 变 桨 速 度
20
发电机转速 （Ω—rpm）
金风1.5MW机组液压、偏航及润滑控制系统
偏航控制系统的机械部分主要包括3个偏航驱动机构、一个经特殊设计的带外齿圈的四 点接触球轴承( 即偏航轴承）、偏航保护以及一套偏航刹车机构。偏航刹车分为两部分：一 部分为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车，另一部分为偏航制动器。11．偏航电机2
2．偏航减速器
3．偏航轴承
4．偏航刹车盘
3
5．偏航制动器
4 5
序号 1
1.3
1.4
1.5 1.8 14
3 3.1 3.2
4 5 6 6.1 7 7.1
名称 油箱 液压泵电机
油位传感器
加油孔 放油阀
手泵 滤油器 滤油器堵塞发讯器 背压单向阀 单向阀 系统溢流阀 系统压力表 截流手阀 蓄能器 系统截流手阀
序号 8
8.1
9
10 12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 11 11.1 11.2
一、金风1.5MW机组液压系统 液压系统控制电路
二、金风1.5MW机组偏航系统及润滑系统
风力发电机组的偏航控制系统是一随动系统，当风向与风轮轴线偏离一个角 度时，控制系统经过一段时间确认后，会控制偏航电机将风轮调整到与风向一致 方位。
二、金风1.5MW机组偏航系统及润滑系统
金风机组采用主动偏航对风形式。在机舱后部有两个互相独立的传 感器——风速仪和风向标。风向标的信号反映出风机与主风向之间有偏 离，当风向持续发生变化时，控制器根据风向标传递的信号控制三个偏 航减速器转动机舱对准主风向，机组偏离主风向的一般误差在±4度内。
偏航条件：1、检测60s平均风向，偏差25度持续20s后开始偏航； or2、检测60s平均风向，偏差15度持续50s后开始偏航； or3、检测60s平均风向，偏差9度持续1.5m后开始偏航。
2．偏航减速器
3．偏航轴承
4．偏航刹车盘
3
5．偏航制动器
4 5
序号 1
1.3
1.4
1.5 1.8 14
3 3.1 3.2
4 5 6 6.1 7 7.1
名称 油箱 液压泵电机
油位传感器
加油孔 放油阀
手泵 滤油器 滤油器堵塞发讯器 背压单向阀 单向阀 系统溢流阀 系统压力表 截流手阀 蓄能器 系统截流手阀
序号 8
8.1
9
10 12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 11 11.1 11.2
一、金风1.5MW机组液压系统 液压系统控制电路
二、金风1.5MW机组偏航系统及润滑系统
风力发电机组的偏航控制系统是一随动系统，当风向与风轮轴线偏离一个角 度时，控制系统经过一段时间确认后，会控制偏航电机将风轮调整到与风向一致 方位。
二、金风1.5MW机组偏航系统及润滑系统
金风机组采用主动偏航对风形式。在机舱后部有两个互相独立的传 感器——风速仪和风向标。风向标的信号反映出风机与主风向之间有偏 离，当风向持续发生变化时，控制器根据风向标传递的信号控制三个偏 航减速器转动机舱对准主风向，机组偏离主风向的一般误差在±4度内。
偏航条件：1、检测60s平均风向，偏差25度持续20s后开始偏航； or2、检测60s平均风向，偏差15度持续50s后开始偏航； or3、检测60s平均风向，偏差9度持续1.5m后开始偏航。
00风电 机组控制系统介绍
二、机组主控制系统的组成及功能
金风1.5兆瓦机组主控制系统使用贝福公司生产的PLC，处理速度快且功能强大：
硬件： 1、主处理器CX1020 采用功能强大的 1GHz Intel® M （系列）CPU ，主频达到1GHz，程序 运行速度快。 2、可同时执行多个任务及运行控制。可分成4 套控制器，每套4个任务，最小任务周期可达 50us。 3、可根据实际使用点数精确配置，支持即插即 用功能，配置方便、使用简单。
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
冷却水管
散热器
机组主控制柜
水冷却控制柜
金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统 Switch变流配金置风的15系00统千瓦直驱风力发电机组系统结构图
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
冷却水管
散热器
机组主控制柜
水冷却控制柜
金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
Switch变流配置的系统由变桨子站、机舱 控制子站、低电压控制子站、水冷控制子站、 Switch变流控制子站和主控器组成。
PROFIBUS-DP “紧凑型”总线耦合器 BK3150 扩展了 Beckhoff 总线端子系统， 比较小巧且经济。可以连接多达 64 个总线端子；若采用端子总线扩展技术，则可连 接多达 255 个总线端子。PROFIBUS 总线耦合器具有自动波特率检测功能，速率最大 可以达到 12 Mbaud ，2 个地址选择开关用于分配地址。为了方便现场总线信号的通讯 ，提供 1 个 D-sub9 针接口。
2.3金风1.5兆瓦风力发电机组的安全链系统介绍
三、安全链中的各个节点及其动作原理
3.2 振动开关 振动开关监测的是机组的机舱的振动摆幅，同时也是机组振动的最后一道保护，
其开关触点被串接在机组的安全链回路里。常见的振动开关有摆锤式和链球式两 种。 1.5兆瓦机组中使用的是摆锤式振动开关。摆锤式振动开关由一个安装在微 动开关上的摆针及重锤组成，重锤按照机组摆动幅度的保护数值被固定在摆针的 合适位置上。当机组因振动出现较大幅度的摆动时，摆锤带动摆针晃动，使微动 开关动作引起机组的紧急或安全停机。机组重新启动时，摆锤必须回到竖直位置。
尾声：
本课程就讲到这里，如果有什么问题， 欢迎大家踊跃的提出来，我们共同探讨。
同时也希望各位在各自的工作岗位上能 像雄鹰一样自由的翱翔。
金风兆瓦机组的安 全链保护系统
课程内容：
一、风力发电机组安全链的控制原理介绍； 二、机组安全系统的结构； 三、安全链中的各个节点及其动作原理； 四、安全继电器及其使用。
一、风力发电机组安全链的控制原理介绍
安全链是独立于机组PLC控制系统的硬件保护措施。采用反逻辑设 计，将可能对风力机组造成严重损害的故障节点串联成一个回路：紧急 停机按钮（塔底主控制柜）、发电机过速模块的1和2、扭缆开关、来自 变桨系统安全链的信号、紧急停机按钮（机舱控制柜）、振动开关、到 变桨系统的安全链信号、PLC急停信号。一旦其中一个节点动作，将引 起整条回路断电，机组进入紧急停机过程，并使主控系统和变流系统处 于闭锁状态。如果故障节点得不到恢复，那么整个机组的正常的运行操 作都不能实现。同时，安全链也是整个机组的最后一道保护，它处于机 组的软件保护之后。安全系统由符合国际安全标准的安全继电器和硬件 开关节点组成，它的实施应用使机组更加安全可靠。
-9S5 （主控柜复位钮） -114S4 （机舱复位钮） -114K9 （软件复位）
金风兆瓦风力发电机组国产Vensys变桨控制系统
图2
一、风力发电机组叶片变桨控制原理
不同叶片角度及不同风速下叶片攻角的变化示意图
图3图4图1图2一、风力发电机组叶片变桨控制原理
+90° -2°
一、风力发电机组叶片变桨控制原理
1.3 变桨距控制的优缺点
优点： 1）启动性好，机组并入电网发电时对电网及机组本身冲击小； 2）刹车机构简单，叶片顺桨的同时叶轮转速可以逐渐下降，机组的切除对电网没有冲击； 3）额定点以前的功率输出追求最大化，时风时 间间 ：能： 叶利电 轮流 转用变 速率化 变化高； 4）8额00 定点以后通过桨距调节输出功率，功率波动小，曲线平滑； 5）1叶8 轮叶根承受的静、动载荷小，提高机组的运行寿命。
国产Vensys变桨控制系统柜
控制及配电 柜
变桨驱动器外部 散热器及风扇
充电电源及 电容柜
三、国产Vensys变桨控制系统控制柜内硬件分布
国产Vensys变桨控制系统柜内分布
控制柜
电容柜
配电柜
三、国产Vensys变桨控制系统控制柜内硬件分布
控制柜内元器件分布
加热器
防雷
控制PLC
模块
三、国产Vensys变桨控制系统控制柜内硬件分布
2255000000
3300000000
图2 3355000000
4400000000
二、金风1.5MW机组叶片变桨的机械结构及电气分布
变桨系统的机械结构（第一代变桨结构）
变桨驱动装置由变桨电机和变桨减器两部分组成。变桨电机是含有位置反馈和绕组温度检测 传感器的伺服电动机。
二、金风1.5MW机组叶片变桨的机械结构及电气分布
三、国产Vensys变桨控制系统控制柜内硬件分布
国产Vensys变桨控制柜主电路采用交流--直流--交流回路，由逆变器（AC-2）为变桨电机供电。 变桨电机采用交流异步电机。 PLC 组成变桨的控制系统，它通过现场总线(profibus-DP总线)和 主控制系统交互通信，接受主控制系统的指令(主要是桨叶转动的速度指令)，并控制交流调速 装置驱动交流电动机，带动桨叶朝要求的方向和角度转动，同时监测变桨系统的内部信号，把 它直接传递给主控制系统。
金风1.5mw变流系统
五、主控与变流系统的连接
1、主电缆 （1）变流系统电源电缆， 400VAC，5х6mm2； （2）变流系统UPS电源电缆， 230VAC 3х2.5mm2； （3）电流互感器电缆， 400VAC 4х2.5mm2。
2、控制和通信电缆 （1）Profibus DP通信电缆，485信号 （2）控制线，24VDC 10x1mm2。
I dref
Q Us
式中Idref为无功电流，Q为无功给定，Us 为电网电压。
根据电网电压也可以产生无功输出给定， 但在目前的系统中并没有实现这一功能。 有功功率是由发电机提供的，发电机发 出的有功功率通过发电机侧功率模块转化 为直流有功输送到直流母线上。 而网侧功率模块则将直流母线上的有功 转换为交流有功输送到电网上。
1U1 和2U1 及3U1控制器及功率模块之间 通过光纤和CAN总线连接，而4U1与其他 控制器的连接通过CAN总线实现，这是因 为1U1/2U1/3U1之间需要高速通讯以满足 系统正常运行所需，而制动功率模块的相 应时间可以慢一些。
三、verteco变流系统的电网侧控制原理
网侧功率单 元的作用是将直 流母线上的直流 有功功率转换为 50Hz交流有功 功率传送到电网 上。其控制对象 为直流母线电压。 其控制原理框图 为：
2.1 控制和通讯信号 （a）主控到变流的DP信号 （b）变流到主控的DP信号 （c）硬件控制线的控制信号
2.2 变流和主控连接的10芯控制线的控 制信号 ① 变流系统准备启动； ② 变流系统故障； ③ 变流系统急停； ④ 变流系统急停复位； ⑤ 变流系统启动使能；
六、Verteco变流系统的柜体内部冷却
按键功能描述： 复位故障 选择键 1）数值确认 2）故障历史复位
1）菜单和页的上翻 2）数值的增加
1.0--金风1.5兆瓦风力发电机组整机介绍
• 磁钢采用稀土永磁材料，磁 场强度高，允许温升较高， 抗退磁能力强。
冷却风道
定子
转子
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机各项参数
额定功率: 1580 kW 定子电压: 690 V 额定转速: 17.3 rpm; 极对数: p=44 冷却方式: 被动风冷 防护等级: IP 23 绝缘等级: F级按B级温升考核 预弯、绝缘浸漆绕组
-30 ℃ 至40 ℃ -40 ℃ 至50℃ 20年
GW77/1500kW
1500kW 690 V/620V
GW82/1500kW
1500kW 690V/620V
LM37.3或类似叶片 Sinoma40.25或 类似叶片
76.84m 4637.3m2
82.34m 5324.9m2
65m
70m
17.3rpm 11.5 m/s
主要机型： • GW66/1500kW、GW70/1500kW、GW77/1500kW、GW82/1500kW、GW87/1500kW、 GW93/1500kW
适用范围： • GW66/1500kW机组适用于GLIA • GW70/1500kW机组适用于GLIA及GLⅡA • GW77/1500kW机组适用于GLⅡA及GLⅢA • GW82/1500kW机组适用于GLⅢA及GLⅣA • GW87/1500kW机组适用于GLⅢB及GLⅣA • GW93/1500kW机组适用于GLⅣA及GLⅣB
五、机舱底座偏航及其维护常识
偏航制动器在使用后，需定期检查偏航制动器的摩擦片厚度，当摩擦片厚度为2mm 左右 时，需要更换新的摩擦片。
底座
五、机舱底座及偏航系统
偏航系统的自动润滑部分 自动加脂器Leabharlann 齿面润滑器递进式分配器
冷却风道
定子
转子
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机各项参数
额定功率: 1580 kW 定子电压: 690 V 额定转速: 17.3 rpm; 极对数: p=44 冷却方式: 被动风冷 防护等级: IP 23 绝缘等级: F级按B级温升考核 预弯、绝缘浸漆绕组
-30 ℃ 至40 ℃ -40 ℃ 至50℃ 20年
GW77/1500kW
1500kW 690 V/620V
GW82/1500kW
1500kW 690V/620V
LM37.3或类似叶片 Sinoma40.25或 类似叶片
76.84m 4637.3m2
82.34m 5324.9m2
65m
70m
17.3rpm 11.5 m/s
主要机型： • GW66/1500kW、GW70/1500kW、GW77/1500kW、GW82/1500kW、GW87/1500kW、 GW93/1500kW
适用范围： • GW66/1500kW机组适用于GLIA • GW70/1500kW机组适用于GLIA及GLⅡA • GW77/1500kW机组适用于GLⅡA及GLⅢA • GW82/1500kW机组适用于GLⅢA及GLⅣA • GW87/1500kW机组适用于GLⅢB及GLⅣA • GW93/1500kW机组适用于GLⅣA及GLⅣB
五、机舱底座偏航及其维护常识
偏航制动器在使用后，需定期检查偏航制动器的摩擦片厚度，当摩擦片厚度为2mm 左右 时，需要更换新的摩擦片。
底座
五、机舱底座及偏航系统
偏航系统的自动润滑部分 自动加脂器Leabharlann 齿面润滑器递进式分配器
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Freqcon变流配置的系统 金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧二极管整 流单元
斩波升压单元 网侧逆变单元
AC
DC DC
DC DC
DC
DC
AC
主断路器
进线电缆
开关柜
Freqcon变流器
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
动
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
塔架
机组主控制柜
变流控制器
I/O D 信P 号总
▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
主控制器(风机系统逻辑控制)
▲风机正常工作逻辑控制 ▲故障诊断及保护 ▲数据采集/统计 ▲与各个系统的数据交互控制
变桨系统
▲桨距调节 ▲桨距角采集 ▲异常保护 ▲故障诊断及保护
变流系统
▲电力变换 ▲功率控制 ▲转矩控制 ▲功率因数调节 ▲故障诊断及保护
10 / 35 kV f = 50 Hz
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统 Switch变流配金置风的15系00统千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V
进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
D
P 总 线
冷 却 水 管
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
冷却水管
散热器
机组主控制柜
水冷却控制柜
Freqcon变流控制系统：
适合接入电网的频率：50/60 Hz 电压：620VAC(+/-10%) ； 标准功率因数：1.0， 无功功率的调节范围：-0.95~0.95 ； 运行温度(以外界环境运行为准)：零下 30℃ ~零上 50℃ ； 采用风冷散热、集中控制方式 。
冷却水管
散热器
机组主控制柜
水冷却控制柜
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
水冷变流控制 系统示意图
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
Switch变流配置的系统由变桨子站、机舱 控制子站、低电压控制子站、水冷控制子站、 Switch变流控制子站和主控器组成。
控制系统采用Profibus-DP通信，主站、子
控制系统采用Profibus-DP通信，主
站和子站分配不同的通信地址。
主站地址：
1
低电压控制子站地址： 11
机舱控制子站地址：
20
Freqcon变流控制子站地址：10
变桨控制子站的地址： 41、42、43
Freqcon变流配置的系统采用pwm控 制，二极管整流、IGBT斩波升压、IGBT 逆变结构，变流器采用集中控制方式。
箱式变压器
变流器
变流控制器
开关柜
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
塔架
动
1、蓝色虚线框里表示变流系统 （塔底）
D
P 总 线
冷 却 水 管
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
冷却系统
▲温度的采集 ▲冷却的控制 ▲故障诊断及保护
传感器
▲数字量采集 ▲模拟量采集
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
目前，金风1.5兆瓦风力发电机组控制系统主要分两种： 一种是以Switch变流器/天诚自主变流器为主的控制系统； 一种是以Freqcon变流器为主的控制系统。
Switch变流/天诚自主变流控制系统：
适合接入电网的频率：50/60 Hz 电压：690VAC(+/-10%) ； 标准功率因数：1.0， 无功功率范围：-0.95~0.95 ； 运行温度(外界环境)： -30℃ ~ 50℃ ； 强制水冷散热方式 ； 分布控制方式（每个功率单元都能够 独立的执行控制、保护、监测等功能， 功率单元之间则通过现场总线连接） 。
金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V 进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
箱式变压器
变流器
变流控制器
开关柜
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
塔架
动
1、蓝色虚线框里表示变流系统 （塔底）
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的主控系统
金风1.5MW风力发电机组的主控系 统以德国倍福公司生产的嵌入式PC控制 器为核心，组成了机组的PAC控制系统。
金风1.5兆瓦风力发电机组
主控制系统
课程内容：
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的主控系统 二、机组主控制系统的组成及功能 三、倍福PLC基本控制原理 三、机组主控制系统程序的控制原理
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
金风1.5兆瓦机组的（电气）控制系统的组成 电气控制系统组成
变桨系统
变流系统
主控系统
冷却系统
监控系统
变桨传感器 变桨执行器 变桨控制单元 备电系统
整流单元 逆变单元 直流保护单元 控制单元 滤波单元
控制单元 传感器单元 执行单元 总线系统
风冷系统 水冷系统
以太网通信网络系统 人机交互监控系统
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
控制系统各个部分的主要功能
人机交互
网络/远程监控
金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧二极管整 斩波升压单元 网侧逆变单元 流单元
AC
DC DC
DC DC
DC
DC
AC
主断路器
进线电缆
开关柜
Freqcon变流器
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
动
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
塔架
机组主控制柜
变流控制器
D
P 总 线
箱50 Hz
线
箱式变压器
620 / 690 V f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
风冷变流控制 系统示意图
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
Freqcon变流配置的系统由变桨子站、 机舱控制子站、低电压控制子站、 Freqcon变流控制子站和主控器组成。
站分配不同的通信地址。
主站地址：
1
低电压控制子站地址： 11
机舱控制子站地址： 20
水冷控制子站地址： 8
Switch变流控制子站地址: 10
变桨控制子站的地址： 41、42、43
Switch变流配置的系统采用spwm矢量控 制，背靠背结构，可实现四象限运行。
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
主电缆
电机侧二极管整 流单元
斩波升压单元 网侧逆变单元
AC
DC DC
DC DC
DC
DC
AC
主断路器
进线电缆
开关柜
Freqcon变流器
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
动
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
塔架
机组主控制柜
变流控制器
I/O D 信P 号总
▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
主控制器(风机系统逻辑控制)
▲风机正常工作逻辑控制 ▲故障诊断及保护 ▲数据采集/统计 ▲与各个系统的数据交互控制
变桨系统
▲桨距调节 ▲桨距角采集 ▲异常保护 ▲故障诊断及保护
变流系统
▲电力变换 ▲功率控制 ▲转矩控制 ▲功率因数调节 ▲故障诊断及保护
10 / 35 kV f = 50 Hz
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统 Switch变流配金置风的15系00统千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V
进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
D
P 总 线
冷 却 水 管
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
冷却水管
散热器
机组主控制柜
水冷却控制柜
Freqcon变流控制系统：
适合接入电网的频率：50/60 Hz 电压：620VAC(+/-10%) ； 标准功率因数：1.0， 无功功率的调节范围：-0.95~0.95 ； 运行温度(以外界环境运行为准)：零下 30℃ ~零上 50℃ ； 采用风冷散热、集中控制方式 。
冷却水管
散热器
机组主控制柜
水冷却控制柜
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
水冷变流控制 系统示意图
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
Switch变流配置的系统由变桨子站、机舱 控制子站、低电压控制子站、水冷控制子站、 Switch变流控制子站和主控器组成。
控制系统采用Profibus-DP通信，主站、子
控制系统采用Profibus-DP通信，主
站和子站分配不同的通信地址。
主站地址：
1
低电压控制子站地址： 11
机舱控制子站地址：
20
Freqcon变流控制子站地址：10
变桨控制子站的地址： 41、42、43
Freqcon变流配置的系统采用pwm控 制，二极管整流、IGBT斩波升压、IGBT 逆变结构，变流器采用集中控制方式。
箱式变压器
变流器
变流控制器
开关柜
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
塔架
动
1、蓝色虚线框里表示变流系统 （塔底）
D
P 总 线
冷 却 水 管
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
冷却系统
▲温度的采集 ▲冷却的控制 ▲故障诊断及保护
传感器
▲数字量采集 ▲模拟量采集
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
目前，金风1.5兆瓦风力发电机组控制系统主要分两种： 一种是以Switch变流器/天诚自主变流器为主的控制系统； 一种是以Freqcon变流器为主的控制系统。
Switch变流/天诚自主变流控制系统：
适合接入电网的频率：50/60 Hz 电压：690VAC(+/-10%) ； 标准功率因数：1.0， 无功功率范围：-0.95~0.95 ； 运行温度(外界环境)： -30℃ ~ 50℃ ； 强制水冷散热方式 ； 分布控制方式（每个功率单元都能够 独立的执行控制、保护、监测等功能， 功率单元之间则通过现场总线连接） 。
金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V 进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
箱式变压器
变流器
变流控制器
开关柜
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
塔架
动
1、蓝色虚线框里表示变流系统 （塔底）
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的主控系统
金风1.5MW风力发电机组的主控系 统以德国倍福公司生产的嵌入式PC控制 器为核心，组成了机组的PAC控制系统。
金风1.5兆瓦风力发电机组
主控制系统
课程内容：
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的主控系统 二、机组主控制系统的组成及功能 三、倍福PLC基本控制原理 三、机组主控制系统程序的控制原理
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
金风1.5兆瓦机组的（电气）控制系统的组成 电气控制系统组成
变桨系统
变流系统
主控系统
冷却系统
监控系统
变桨传感器 变桨执行器 变桨控制单元 备电系统
整流单元 逆变单元 直流保护单元 控制单元 滤波单元
控制单元 传感器单元 执行单元 总线系统
风冷系统 水冷系统
以太网通信网络系统 人机交互监控系统
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
控制系统各个部分的主要功能
人机交互
网络/远程监控
金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧二极管整 斩波升压单元 网侧逆变单元 流单元
AC
DC DC
DC DC
DC
DC
AC
主断路器
进线电缆
开关柜
Freqcon变流器
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
动
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
塔架
机组主控制柜
变流控制器
D
P 总 线
箱50 Hz
线
箱式变压器
620 / 690 V f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
风冷变流控制 系统示意图
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统
Freqcon变流配置的系统由变桨子站、 机舱控制子站、低电压控制子站、 Freqcon变流控制子站和主控器组成。
站分配不同的通信地址。
主站地址：
1
低电压控制子站地址： 11
机舱控制子站地址： 20
水冷控制子站地址： 8
Switch变流控制子站地址: 10
变桨控制子站的地址： 41、42、43
Switch变流配置的系统采用spwm矢量控 制，背靠背结构，可实现四象限运行。
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统