变桨培训(SSB)
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22
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
紧急顺桨
91°
96°
桨叶一直运 行到触发限 位开关（接 触器6K3动作） 后停止。如 果想继续变 桨需通过滑 环经BYPASS 信号送给变 桨系统
刹车由电池供电
紧急顺桨 23 电枢由电池供电
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
蓄电池驱动电机工作
六、常见故障分析处理
故障现象 原因解释 解决办法
（pitch angle diff) 变桨角度 有差异
(Blade angle discrepan) 叶片角度不符合要求
主控界面检查A 、B 编码器是否同步 ，B编码器固定螺丝松 动，A编码器连轴器螺丝松动。
（pitch endstop switch)变桨限 位开关故障 ( pitch motor temp 1) 1#变桨电机温度 高
主控柜将230V Contral voltage 供到轴柜后， 5K4得电吸合， 400V输送给驱 动器
400V
主控柜
8
轴柜
轴柜
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
230VAC Control voltage、UPS，供电
400V 230V Control voltage
24V
当环境温度低于5度C 时，加热器加热，2K1 不动作。当加热器达 到5度C时，延时继电 器开始计时一小时， 计时完成后2K1动作。 230VAC 控制电压、 UPS电源送入
5
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
变桨系统结构原理图
6
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
三、电气原理讲解
1、供电回路
2、变桨回路 3、通讯 4、主控与轮毂24V信号 5、安全链回路
7
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
1、供电回路
230V Control voltage
电池及充电回路检测
充电器（6A1）通过断路器（6F1） 分别给三个电池箱充电，三个电池 箱充电分别由三个接触器（6K1,6K2, 6K3）控制。此三个接触器由PLC每 隔15min循环给定信号吸合充电，充 电器的输出电压根据电池箱温度决定， 充电器具有温度补偿作用。同时电池检 测回路信号和过/欠电压检测回路信号 传送给PLC。 充电指示灯 sensor ok—电池箱温度传感器连接正常， 如果没有传感器信号，充电器假定温度 为20度 UV/OV ok—电池电压正常，灯灭时表示 电池欠压（156-166V）或过压（255266V） BATT/MAINS ok—电池正常/充电器输入信号正常
28
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
5、变桨内部安全链
限位开关
电池
主控柜
轴柜1 电机
轴3 29 轴2
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备Biblioteka Baidu试所
变桨旁路
轴柜
DC Common ground For signals 主柜BYPASS
30
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
主控与变桨系统接口
4
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
二、变桨系统整体结构组成
SSB变桨系统采用最先进电动变桨控制，提高了 系统的可靠性，降低了维护成本。变桨的控制系统由 七个柜体组成：三个轴柜，三个蓄电池柜和一个主控 柜，他们不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，而 且能够在事故情况下担负起安全保护作用，完成叶片 顺桨操作，同时还完成故障诊断、状态监测、故障状 态下的安全复位功能、雷电保护控制、电池管理功能 等，确保了系统的高可靠性。
蓄电池
16
5K3和6K1互锁
接触器（5K3）控制驱动器正常运行输出主回 路。当主回路电源有故障时，将由电池电源 供电，时间持续3s。若此时间中故障未除， 电池电源将从接触器（6K1）经过直接驱动直 流电机收桨。
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
驱动器3A1：DGNR
DGNR指示灯：指示变频器状态 D18：Imax 达到电流限制发光，断开电枢 电流 D19：Netz ph 当L1，L2，L3相序错误或者缺 相时发光，检查相序
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
CAN通讯
26
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
4、主控与轮毂24V信号
27
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
主控与变桨系统之间通过O重载插头连接， 互相传输信号。其中有过压保护器（X4）隔 离作为信号保护。 1.2.1 X4：1：1-3 主控给变桨系统发送启 动信号。 1.2.2 X4：1：2-4与X4：3：1-3 变桨系统 三个桨叶全部到达91°位置时反馈给主控的 信号。 1.2.3 X4：2：1-3 信号电压的0VDC公共点。 1.2.4 X4：3：2-4 来自主控的旁路顺桨位 置的限位开关信号。 1.2.5 X4：4：1-3与X4：4：2-4 重载插头 的安全链信号，中间串接急停开关（4S1）
一、变桨系统基本原理介绍
变桨系统桨距的调节方法为： 当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节 桨距角调到50°，当叶轮转速达到1.5rpm时，维持 45S，再调节到0°，使叶轮具有最大的起动力矩，直 到风力机组达到切入转速并网发电； 在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨 距角保持在0°位置不变，不作任何调节； 当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统 根据输出功率的变化调整桨距角的大小，改变气流对 叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力 转矩，使发电机的输出功率保持在额定功率。
当主电源发生故障或主控发送给变桨系统的EFC信号消失时， 驱动器将停止工作，此时刹车接触器6K2和电枢励磁回路接 触器6K1相继吸合，由后备电池直接驱动电机使桨叶回到90°。 然后系统停止。
24
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
3、通讯
Profibus通讯
滑环
变桨系统与主控采用PROFIBUS通讯模式。通过过压保护器（8F1）和重载插头（P）相连接。 25
31
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
四、柜体简介
8A1
电源开关
主控柜
充电器
防雷
32
急停
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
8A1
固定螺栓
profibus 校零操作界面
33
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
轴柜
驱动器
34
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
1.5MW风电机组变桨系统（SSB）
国电风电设备调试所
2010.07
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
主要内容
一、变桨系统基本原理介绍
二、变桨系统整体结构组成 三、电气原理讲解 四、控制柜简介 五、SSB变桨利用L&B界面进行系统校零
六、常见故障分析处理
七、变桨系统风场调试安全事项
2
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
12
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
电压检测模块
7A1电机热保护 模块，T1/T2连 接到电机温控模 块，当温度超过 150度时，7A1的 13/14触点闭合， 信号传给PLC。
电池电压监视
电池电压状态信号 13
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
电池电压检测
通过电池电压检测模 块7U1 检测电池电压 是否正常，当电池电 压正常时，触点15、 18脚导通。当电池电 压低于99V时，电池监 控模块报警，当电池 充电后电压达到201V 时报警取消。
10
时间继电器
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
充电器6A1
电池检测回路 过/欠压检测
充电器
8A1模拟量输出 充电器每隔15分钟，给 电池柜1，2，3循环充电， 充电器的输出电压根据 电池箱温度决定，充电 器具有温度补偿作用。
充电接触器
11
连接到电池柜
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
正常变桨
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
刹车回路
21
变桨电机运行之前先要松开电机刹车，此三个 电机的刹车由PLC通过继电器（19K1,19K2,19K3）进 行控制。
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
驱动器驱动电机工作
在风力发电变桨系统中，正常情况下驱动器与电机都处于待机状 况，当主控系统给变桨系统发送信号要求动作时，驱动器才驱动电机 动作。 驱动器接受来自控制箱的3X400VAC电源作为主电源，经过整流变 为电压和电流都可控的直流电。 当主控给定驱动器的RFG信号有效时，驱动器开始驱动电机运行。
9
轴柜8K2
温度到达启动要求
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
温度控制单元：CC-U/RTDR
ABB温控器如图，判断来 自主控箱PT100（19R1） 的温度信号，决定是给主 控箱加热还是允许UPS延 时上电。每个温控器控制 一个箱体的加热，共7个。 温控器三个指示灯分别是 电源指示灯，R1指示灯， R2指示灯。R1代表11、12、 14触点，当温度大于5度 时动作，当R1动作后，延 时60min后允许变桨系统 开始工作。R2代表21、22、 24触点，当温度低于15度 时动作，箱体内部加热。
Slipring 1,2,3,4,5（ L1,L2,L3,N,PE） 是变桨系统接受来自主控系统的主电源（3X400VAC+N+PE），作为变桨系统的动力电源。 Slipring 6,7,8（ UPS L1,N,PE） 是主控系统提供给变桨系统的230VAC不间断电源，经过开关电源转变为24VDC,作为变桨系统 的24VDC控制电压。 Slipring 9 是主控系统提供给变桨系统的EFC命令（+24VDC信号），作为变桨系统运行的前提条件。 Slipring 10,12 由主控系统通过Slipring 10提供给变桨系统+24VDC信号，当变桨系统通过行程开关判断三片桨 叶的位置都到达91°时，+24VDC信号通过Slipring 12反馈给主控系统。 Slipring 11 是主控系统与变桨系统+24VDC信号传输的零位参考点。 Slipring 13 是主控系统提供给变桨系统的旁路顺桨命令。 Slipring 14，15 由主控系统通过Slipring 14提供给变桨系统+24VDC信号，当变桨系统内部各电控柜之间相关重 载插头连接好后，+24VDC信号才通过Slipring 15传送给主控系统。这就是安全链回路。 Slipring 16，17，18 备用 Slipring 20，21，22，23，24，25 是主控系统与变桨系统PLC的通讯回路。 Slipring 26，27，28 备用
3
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
顺桨停机保护 变桨系统不仅实现风机启动和运行时的桨距调节 ，还实现了风力发电机组的刹车系统。 在正常停机和快速停机的情况下，变桨系统将叶 片变桨到89°，使叶轮逐渐停转。 在三级故障或安全链断开的情况下，在变桨系统 紧急停机，每一个叶片分别由各自的蓄电池控制完成 顺桨操作，即使叶片碰到91°限位开关，利用叶片的 气动刹车，起到安全保护作用。
14
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
电池模块 风机出现故障 时为变桨电机提供 备用电源进行紧急 顺桨。 每节蓄电池12V ，一组6块，每个电 池柜有3组共18块。 总电压约为216V。 电池箱与轴箱放电 回路通过M插头相连
供给轴柜
15
充电
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
变桨回路
17
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
DGNR组件图
18
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
DGNR原理图
19
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
2、变桨回路，正常变桨
电池供电
主控18K1， 18K2，18K3 刹车释放 继电器
蓄电池供 电给电枢、 刹车
蓄电池
20
EFC-信号
37
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
输入密码：9228，进入该项目
38
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
如果想对某个轴的电机编码器或者桨叶编码器进行校零，再点击进 入对应的项目，修改其中的encoder zero point即可
39
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
电池柜 电池组
35
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
五、SSB变桨利用L&B界面进行系统校零
将机舱柜内22号站打到ON，强制EFC信号：临时将X12-6上口接至X12-4。 在初始界面下点击【M1】
36
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
进入对应的【menu】，选中其中的【configure parameter】
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
紧急顺桨
91°
96°
桨叶一直运 行到触发限 位开关（接 触器6K3动作） 后停止。如 果想继续变 桨需通过滑 环经BYPASS 信号送给变 桨系统
刹车由电池供电
紧急顺桨 23 电枢由电池供电
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
蓄电池驱动电机工作
六、常见故障分析处理
故障现象 原因解释 解决办法
（pitch angle diff) 变桨角度 有差异
(Blade angle discrepan) 叶片角度不符合要求
主控界面检查A 、B 编码器是否同步 ，B编码器固定螺丝松 动，A编码器连轴器螺丝松动。
（pitch endstop switch)变桨限 位开关故障 ( pitch motor temp 1) 1#变桨电机温度 高
主控柜将230V Contral voltage 供到轴柜后， 5K4得电吸合， 400V输送给驱 动器
400V
主控柜
8
轴柜
轴柜
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230VAC Control voltage、UPS，供电
400V 230V Control voltage
24V
当环境温度低于5度C 时，加热器加热，2K1 不动作。当加热器达 到5度C时，延时继电 器开始计时一小时， 计时完成后2K1动作。 230VAC 控制电压、 UPS电源送入
5
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变桨系统结构原理图
6
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
三、电气原理讲解
1、供电回路
2、变桨回路 3、通讯 4、主控与轮毂24V信号 5、安全链回路
7
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
1、供电回路
230V Control voltage
电池及充电回路检测
充电器（6A1）通过断路器（6F1） 分别给三个电池箱充电，三个电池 箱充电分别由三个接触器（6K1,6K2, 6K3）控制。此三个接触器由PLC每 隔15min循环给定信号吸合充电，充 电器的输出电压根据电池箱温度决定， 充电器具有温度补偿作用。同时电池检 测回路信号和过/欠电压检测回路信号 传送给PLC。 充电指示灯 sensor ok—电池箱温度传感器连接正常， 如果没有传感器信号，充电器假定温度 为20度 UV/OV ok—电池电压正常，灯灭时表示 电池欠压（156-166V）或过压（255266V） BATT/MAINS ok—电池正常/充电器输入信号正常
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5、变桨内部安全链
限位开关
电池
主控柜
轴柜1 电机
轴3 29 轴2
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变桨旁路
轴柜
DC Common ground For signals 主柜BYPASS
30
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主控与变桨系统接口
4
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
二、变桨系统整体结构组成
SSB变桨系统采用最先进电动变桨控制，提高了 系统的可靠性，降低了维护成本。变桨的控制系统由 七个柜体组成：三个轴柜，三个蓄电池柜和一个主控 柜，他们不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，而 且能够在事故情况下担负起安全保护作用，完成叶片 顺桨操作，同时还完成故障诊断、状态监测、故障状 态下的安全复位功能、雷电保护控制、电池管理功能 等，确保了系统的高可靠性。
蓄电池
16
5K3和6K1互锁
接触器（5K3）控制驱动器正常运行输出主回 路。当主回路电源有故障时，将由电池电源 供电，时间持续3s。若此时间中故障未除， 电池电源将从接触器（6K1）经过直接驱动直 流电机收桨。
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
驱动器3A1：DGNR
DGNR指示灯：指示变频器状态 D18：Imax 达到电流限制发光，断开电枢 电流 D19：Netz ph 当L1，L2，L3相序错误或者缺 相时发光，检查相序
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
CAN通讯
26
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4、主控与轮毂24V信号
27
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主控与变桨系统之间通过O重载插头连接， 互相传输信号。其中有过压保护器（X4）隔 离作为信号保护。 1.2.1 X4：1：1-3 主控给变桨系统发送启 动信号。 1.2.2 X4：1：2-4与X4：3：1-3 变桨系统 三个桨叶全部到达91°位置时反馈给主控的 信号。 1.2.3 X4：2：1-3 信号电压的0VDC公共点。 1.2.4 X4：3：2-4 来自主控的旁路顺桨位 置的限位开关信号。 1.2.5 X4：4：1-3与X4：4：2-4 重载插头 的安全链信号，中间串接急停开关（4S1）
一、变桨系统基本原理介绍
变桨系统桨距的调节方法为： 当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节 桨距角调到50°，当叶轮转速达到1.5rpm时，维持 45S，再调节到0°，使叶轮具有最大的起动力矩，直 到风力机组达到切入转速并网发电； 在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨 距角保持在0°位置不变，不作任何调节； 当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统 根据输出功率的变化调整桨距角的大小，改变气流对 叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力 转矩，使发电机的输出功率保持在额定功率。
当主电源发生故障或主控发送给变桨系统的EFC信号消失时， 驱动器将停止工作，此时刹车接触器6K2和电枢励磁回路接 触器6K1相继吸合，由后备电池直接驱动电机使桨叶回到90°。 然后系统停止。
24
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3、通讯
Profibus通讯
滑环
变桨系统与主控采用PROFIBUS通讯模式。通过过压保护器（8F1）和重载插头（P）相连接。 25
31
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四、柜体简介
8A1
电源开关
主控柜
充电器
防雷
32
急停
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
8A1
固定螺栓
profibus 校零操作界面
33
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轴柜
驱动器
34
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1.5MW风电机组变桨系统（SSB）
国电风电设备调试所
2010.07
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
主要内容
一、变桨系统基本原理介绍
二、变桨系统整体结构组成 三、电气原理讲解 四、控制柜简介 五、SSB变桨利用L&B界面进行系统校零
六、常见故障分析处理
七、变桨系统风场调试安全事项
2
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
12
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电压检测模块
7A1电机热保护 模块，T1/T2连 接到电机温控模 块，当温度超过 150度时，7A1的 13/14触点闭合， 信号传给PLC。
电池电压监视
电池电压状态信号 13
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
电池电压检测
通过电池电压检测模 块7U1 检测电池电压 是否正常，当电池电 压正常时，触点15、 18脚导通。当电池电 压低于99V时，电池监 控模块报警，当电池 充电后电压达到201V 时报警取消。
10
时间继电器
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
充电器6A1
电池检测回路 过/欠压检测
充电器
8A1模拟量输出 充电器每隔15分钟，给 电池柜1，2，3循环充电， 充电器的输出电压根据 电池箱温度决定，充电 器具有温度补偿作用。
充电接触器
11
连接到电池柜
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
正常变桨
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
刹车回路
21
变桨电机运行之前先要松开电机刹车，此三个 电机的刹车由PLC通过继电器（19K1,19K2,19K3）进 行控制。
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
驱动器驱动电机工作
在风力发电变桨系统中，正常情况下驱动器与电机都处于待机状 况，当主控系统给变桨系统发送信号要求动作时，驱动器才驱动电机 动作。 驱动器接受来自控制箱的3X400VAC电源作为主电源，经过整流变 为电压和电流都可控的直流电。 当主控给定驱动器的RFG信号有效时，驱动器开始驱动电机运行。
9
轴柜8K2
温度到达启动要求
国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
温度控制单元：CC-U/RTDR
ABB温控器如图，判断来 自主控箱PT100（19R1） 的温度信号，决定是给主 控箱加热还是允许UPS延 时上电。每个温控器控制 一个箱体的加热，共7个。 温控器三个指示灯分别是 电源指示灯，R1指示灯， R2指示灯。R1代表11、12、 14触点，当温度大于5度 时动作，当R1动作后，延 时60min后允许变桨系统 开始工作。R2代表21、22、 24触点，当温度低于15度 时动作，箱体内部加热。
Slipring 1,2,3,4,5（ L1,L2,L3,N,PE） 是变桨系统接受来自主控系统的主电源（3X400VAC+N+PE），作为变桨系统的动力电源。 Slipring 6,7,8（ UPS L1,N,PE） 是主控系统提供给变桨系统的230VAC不间断电源，经过开关电源转变为24VDC,作为变桨系统 的24VDC控制电压。 Slipring 9 是主控系统提供给变桨系统的EFC命令（+24VDC信号），作为变桨系统运行的前提条件。 Slipring 10,12 由主控系统通过Slipring 10提供给变桨系统+24VDC信号，当变桨系统通过行程开关判断三片桨 叶的位置都到达91°时，+24VDC信号通过Slipring 12反馈给主控系统。 Slipring 11 是主控系统与变桨系统+24VDC信号传输的零位参考点。 Slipring 13 是主控系统提供给变桨系统的旁路顺桨命令。 Slipring 14，15 由主控系统通过Slipring 14提供给变桨系统+24VDC信号，当变桨系统内部各电控柜之间相关重 载插头连接好后，+24VDC信号才通过Slipring 15传送给主控系统。这就是安全链回路。 Slipring 16，17，18 备用 Slipring 20，21，22，23，24，25 是主控系统与变桨系统PLC的通讯回路。 Slipring 26，27，28 备用
3
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顺桨停机保护 变桨系统不仅实现风机启动和运行时的桨距调节 ，还实现了风力发电机组的刹车系统。 在正常停机和快速停机的情况下，变桨系统将叶 片变桨到89°，使叶轮逐渐停转。 在三级故障或安全链断开的情况下，在变桨系统 紧急停机，每一个叶片分别由各自的蓄电池控制完成 顺桨操作，即使叶片碰到91°限位开关，利用叶片的 气动刹车，起到安全保护作用。
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电池模块 风机出现故障 时为变桨电机提供 备用电源进行紧急 顺桨。 每节蓄电池12V ，一组6块，每个电 池柜有3组共18块。 总电压约为216V。 电池箱与轴箱放电 回路通过M插头相连
供给轴柜
15
充电
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变桨回路
17
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DGNR组件图
18
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DGNR原理图
19
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2、变桨回路，正常变桨
电池供电
主控18K1， 18K2，18K3 刹车释放 继电器
蓄电池供 电给电枢、 刹车
蓄电池
20
EFC-信号
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国电联合动力技术有限公司 国电风电设备调试所
输入密码：9228，进入该项目
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如果想对某个轴的电机编码器或者桨叶编码器进行校零，再点击进 入对应的项目，修改其中的encoder zero point即可
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电池柜 电池组
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五、SSB变桨利用L&B界面进行系统校零
将机舱柜内22号站打到ON，强制EFC信号：临时将X12-6上口接至X12-4。 在初始界面下点击【M1】
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进入对应的【menu】，选中其中的【configure parameter】