金风变桨系统1

金风1.5机组变桨系统

实用标准变桨系统主要元件故障原因及分析——AC2和NG5故障原因及分析******专业：电力系统自动化入职时间：2010-7-1部门：技术服务中心目录目录 (1)摘要 (2)一、变桨系统的作用 (2)（一）功率调节 (2)（二）气动刹车 (3)二、主要元器件的介绍 (3)（一）变桨逆变器AC2 (3)（二）充电器NG5 (4)（三）其他元器件 (6)三、控制原理 (8)（一）变桨原理框图 (8)（二）变桨原理介绍 (8)四、典型故障分析 (9)（一）变桨逆变器OK信号丢失故障分析 (9)1、变桨逆变器OK信号形成及检测过程 (10)2、变桨逆变器OK信号丢失原因 (10)（二）充电器NG5损坏原因分析及整改建议 (12)1、NG5充电器损坏原因 (13)2、整改意见 (15)五、结束语 (19)参考文献： (20)摘要本文通过对变桨系统的重要元器件的原理和变桨控制原理进行了简单的介绍，总结了充电器NG5和逆变器AC2发生故障的原因和解决方法，并且提出本人在现场进行维护工作时发现的一些缺陷和整改意见。

关键词：变桨系统逆变器AC2 充电器NG5 浪涌保护一、变桨系统的作用（一）功率调节变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，变桨目的是通过控制桨距角，调节叶轮吸收风能的功率。

在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，以便让叶轮尽可能多的吸收风能，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。

额定风速以上阶段变速控制器和变桨控制器共同作用，通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率；通过变桨调节发电机转速，使其始终跟踪发电机转速的设定值。

（二）气动刹车金风1500kW风力发电机组变桨系统是目前该系统唯一的停车机制，通过将桨叶迅速顺至停机位置来完成气动刹车。

主控的所有停机指令，包括普通停机，快速停机和紧急停机，最后都是通过总线发给变桨系统来执行。

金风1.5机组变桨系统分析

变桨系统主要元件故障原因及分析——AC2和NG5故障原因及分析******专业：电力系统自动化入职时间：2010-7-1部门：技术服务中心目录目录 (1)摘要 (2)一、变桨系统的作用 (2)（一）功率调节 (2)（二）气动刹车 (2)二、主要元器件的介绍 (3)（一）变桨逆变器AC2 (3)（二）充电器NG5 (3)（三）其他元器件 (5)三、控制原理 (6)（一）变桨原理框图 (6)（二）变桨原理介绍 (6)四、典型故障分析 (7)（一）变桨逆变器OK信号丢失故障分析 (7)1、变桨逆变器OK信号形成及检测过程 (7)2、变桨逆变器OK信号丢失原因 (8)（二）充电器NG5损坏原因分析及整改建议 (9)1、NG5充电器损坏原因 (10)2、整改意见 (11)五、结束语 (15)参考文献： (16)摘要本文通过对变桨系统的重要元器件的原理和变桨控制原理进行了简单的介绍，总结了充电器NG5和逆变器AC2发生故障的原因和解决方法，并且提出本人在现场进行维护工作时发现的一些缺陷和整改意见。

关键词：变桨系统逆变器AC2 充电器NG5 浪涌保护一、变桨系统的作用（一）功率调节变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，变桨目的是通过控制桨距角，调节叶轮吸收风能的功率。

在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，以便让叶轮尽可能多的吸收风能，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。

额定风速以上阶段变速控制器和变桨控制器共同作用，通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率；通过变桨调节发电机转速，使其始终跟踪发电机转速的设定值。

（二）气动刹车金风1500kW风力发电机组变桨系统是目前该系统唯一的停车机制，通过将桨叶迅速顺至停机位置来完成气动刹车。

主控的所有停机指令，包括普通停机，快速停机和紧急停机，最后都是通过总线发给变桨系统来执行。

LUST变桨系统原理介绍

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结构图讲解
➢ 主旋转编码器E1反馈位置信息；旋转编码器 E2与E1进行冗余比较；-4º及94º限位开关串入PITCHMASTER使能信号，作为 PITCHMASTER失控的最后一道保护；旋转编码器损坏时会触发91º限位开关。
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二内部的通讯系统
➢ 1#柜中的6A3(EL6731)是变桨系统内部主站（Profibus-Master），变桨系统内部有：3 个Pitchmaster、3个冗余旋编（E1、E2、 E3）、2个倍福模块BK3150。
三工作模式介绍
变桨系统共分为５种状态模式 ➢ 模式0：待机模式。该模式下表明变桨系统PitchMaster准备就
绪、外围传感器状态正常、驱动与执行器正常待机。 ➢ 模式1：变桨模式。该模式下，变桨系统将通过Profibus DP总
线接收来自主控的变桨指令。并根据给定的位置、速度值驱动变桨电机，直至到达位置目标值。 ➢ 模式2；急停模式1。该模式执行过程采用闭环急停控制。模式2中，变桨速度为7°/s，停机位置87.5°。该模式在如下条件成立时执行：主控通过Profibus DP总线给定紧急停机命令或系统安全链故障。 ➢ 模式3：急停模式2。该模式执行过程采用开环控制，当变桨系统发生主旋转编码器或变桨变频器电源故障时，系统将启用该模式，以最快10 °/s的变桨速度顺桨，直至撞到91°限位开关。 ➢ 模式4：维护模式。在该模式下可以分别对各桨叶进行手动变桨。变桨速度为1°/s。
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22
6.限位开关
➢ 系统在-4°、91°和94°分别有3个限位开关，型号： XCK J H29。-1°限位开关在系统中已经取消。
➢ -4°和94°限位开关串入 PITCHMASTER使能信号，触发后，驱动器停止工作，变桨电机也停止工作。

【金风风机】4.Vensys变桨系统

DP总线 (3)
3×400V AC供电
4×2.5mm2
x5b x5a x10ax10b x5c Pitchbox1 x10c
x9 x8 x6 x7
3×400V AC供电
4×2.5mm2
安
DP总线
全
(3)
链
DP总线 (3)
x5b x5a x10a x10b x5c Pitchbox2 x10c
x9 x8 x6 x7
压信号。 • 分辨率为12 位，在电隔
离的状态下被传送到上一级自动化设备。 • 在KL3404总线端子中，有 4 个输入端为2 线制型，并有一个公共的接地电位端。输入端的内部接地为基准电位。
5.1、倍福BC3150模块
总线控制器BC3150，通过K-BUS总线扩展技术，可连接多达255 个总线端子。
2、变桨变频器AC2
• 型号：4-BMOD2600-6 • 额定电压：60VDC • 总容量：125F • 总存储能量：150kJ • 四组串联 • 单组电容电压：16VDC • 单组电容容量：500F
相比密封铅酸蓄电池作备用电源的变桨系统，超级电容的变桨控制系统具有下列优点： a、充电时间短；
bc、、交超流级变电直容流随的使整用流年模限块的同增时加作，为容充量电减器小，的无非须常再小单；独配置充放电管理电3路、；超级电容
Profibus DP
自动/手动切换
状态
Beckhoff I/O system
向0度变桨
向90度变桨手动控制状态
电压信号
控制 A10电压/电
DC 24V DC/DC 变换
DC 24V
DC/DC 变换
温

2.1--金风2.0MW机组控制系统介绍

部分功能系统介绍---配电系统
配电变压器 90kVA干式变压器，690V/400V，二次侧单套绕组，绝缘等级H级，自然冷却， 420kg。过流保护 ABB S200系列微型断路器、MS系列马达过流保护器。触电保护 ABB F202、F204漏电保护器，接地。浪涌保护 Phoenix电源浪涌保护器
7、8通道数字量输出端子KL2408
KL2408数字量输出端子将自动化控制层传输过来的二进制控制信号以电隔离的信号形式传到设备层的执行机构。 KL2408有反向电压保护功能。其负载电流输出具有过载和短路保护功能。每个总线端子含 8 个通道，每个通道都有一个 LED 指示其信号状态。它所连接的元件必须和 KL2408 为同一接地。在闭环中所有电源触点互相连通。在 KL2408 中由 24 V 电源触点为输出供电。
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍
金风2.0MW风力发电机组是基于金风1.5MW风力发电机组平台开发的新型机组。
1-叶片 2-变桨系统 3-轮毂 4-发电机转子 5-发电机定子 6-发电机开关柜 7-测风系统 8-辅助提升机 9-偏航系统 10-底座 11-发电机散热系统 12-机舱罩 13-塔架
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
检
输
组
输
执
测
入
出
行
器
模
态
模
机
件
块
块
构
组态
数据交换
主控程序
主控系统是机组可靠运行的核心，主要完成以下工作：采集数据并处理输入、输出信号；判定逻辑功能；对外围执行机构发出控制指令；与机舱柜及变桨控制系统进行通讯，接收机舱柜及变桨控制系统的信号；与中央监控系统通讯、传递信息。

金风1.5机组变桨系统

变桨系统主要元件故障原因及分析——AC2和NG5故障原因及分析姓名：董参参专业：电力系统自动化入职时间：2010-7-1部门：技术服务中心目录目录 (1)摘要 (2)一、变桨系统的作用 (2)（一）功率调节 (2)（二）气动刹车 (3)二、主要元器件的介绍 (3)（一）变桨逆变器AC2 (3)（二）充电器NG5 (4)（三）其他元器件 (6)三、控制原理 (8)（一）变桨原理框图 (8)（二）变桨原理介绍 (8)四、典型故障分析 (9)（一）变桨逆变器OK信号丢失故障分析 (9)1、变桨逆变器OK信号形成及检测过程 (9)2、变桨逆变器OK信号丢失原因 (10)（二）充电器NG5损坏原因分析及整改建议 (12)1、NG5充电器损坏原因 (13)2、整改意见 (14)五、结束语 (19)参考文献： (20)摘要本文通过对变桨系统的重要元器件的原理和变桨控制原理进行了简单的介绍，总结了充电器NG5和逆变器AC2发生故障的原因和解决方法，并且提出本人在现场进行维护工作时发现的一些缺陷和整改意见。

关键词：变桨系统逆变器AC2 充电器NG5 浪涌保护一、变桨系统的作用（一）功率调节变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，变桨目的是通过控制桨距角，调节叶轮吸收风能的功率。

在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，以便让叶轮尽可能多的吸收风能，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。

额定风速以上阶段变速控制器和变桨控制器共同作用，通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率；通过变桨调节发电机转速，使其始终跟踪发电机转速的设定值。

（二）气动刹车金风1500kW风力发电机组变桨系统是目前该系统唯一的停车机制，通过将桨叶迅速顺至停机位置来完成气动刹车。

主控的所有停机指令，包括普通停机，快速停机和紧急停机，最后都是通过总线发给变桨系统来执行。

风力发电机组变桨系统分析

目录摘要： (2)一、变桨系统论述 (2)（一）变桨距机构 (2)（二）电动变桨距系统 (3)1. 机械部分 (4)2. 气动制动 (5)二、变桨系统 (5)（一）变桨系统的作用 (5)1. 功率调节作用 (5)2. 气动刹车作用 (5)（二）变桨系统在轮毂内的拓扑结构与接线图 (7)三、变桨传感部分 (9)（一）旋转编码器 (9)（二）接近开关 (10)四、变桨距角的调节 (11)（一）变桨距部分 (11)（二）伺服驱动部分 (12)总结 (14)参考文献： (14)致谢 (15)风力发电机组変桨系统分析摘要：风能是一种清洁而安全的能源,在自然界中可以不断生成并有规律得到补充,所以风能资源的特点十分明显,其开发利用的潜力巨大。

本文对大型的兆瓦级风力发电机变桨系统做简单的介绍。

变速恒频技术于20世纪90年代开始兴起，其中较为成功的有丹麦VESTAS的V39/V42-600KW机组和美国的Zand的Z-40-600KW机组。

变速恒频风力发电机组风轮转速随着风速的变化而变化，可以更有效地利用风能，并且通过变速恒频技术可得到恒定频率的电能。

变速恒频机组的显著优点已得到风力机生产厂和研究机构的普遍承认，将成为未来的主流机型。

但变速恒频风力机组仅通过电机自身调节要达到减小风速波动冲击的目的是很困难的，因为自然界中风速瞬息万变，特别是在额定风速以上工况，风力机有可能受到很大的静态或动态冲击。

但是变桨风机不会产生此类情况，变桨距是指大型风力发电机安装在轮毂上的叶片借助控制技术和动力系统改变桨距角的大小从而改变叶片气动特性，使桨叶和整机的受力状况大为改善。

近年来，电动变桨距系统越来越多的应用到风力发电机组当中，直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。

因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速，在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。

金风15机组变桨系统

变桨系统主要元件故障原因及分析——AC2和NG5故障原因及分析姓名：董参参专业：电力系统自动化入职时间：2010-7-1部门：技术服务中心目录目录 (1)摘要 (1)一、变桨系统的作用 (2)（一）功率调节 (2)（二）气动刹车 (2)二、主要元器件的介绍 (3)（一）变桨逆变器AC2 (3)（二）充电器NG5 (3)（三）其他元器件 (5)三、控制原理 (6)（一）变桨原理框图 (6)（二）变桨原理介绍 (6)四、典型故障分析 (7)（一）变桨逆变器OK信号丢失故障分析 (7)1、变桨逆变器OK信号形成及检测过程 (7)2、变桨逆变器OK信号丢失原因 (8)（二）充电器NG5损坏原因分析及整改建议 (9)1、NG5充电器损坏原因 (10)2、整改意见 (11)五、结束语 (15)参考文献： (16)摘要本文通过对变桨系统的重要元器件的原理和变桨控制原理进行了简单的介绍，总结了充电器NG5和逆变器AC2发生故障的原因和解决方法，并且提出本人在现场进行维护工作时发现的一些缺陷和整改意见。

关键词：变桨系统逆变器AC2 充电器NG5 浪涌保护一、变桨系统的作用（一）功率调节变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，变桨目的是通过控制桨距角，调节叶轮吸收风能的功率。

在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，以便让叶轮尽可能多的吸收风能，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。

额定风速以上阶段变速控制器和变桨控制器共同作用，通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率；通过变桨调节发电机转速，使其始终跟踪发电机转速的设定值。

（二）气动刹车金风1500kW风力发电机组变桨系统是目前该系统唯一的停车机制，通过将桨叶迅速顺至停机位置来完成气动刹车。

主控的所有停机指令，包括普通停机，快速停机和紧急停机，最后都是通过总线发给变桨系统来执行。

金风变桨系统

金风LUST变桨系统结构图和工作模式切换图1. 工作模式系统共有5种模式a）模式0：待机模式。

该模式下表明变桨系统PITCHMASTER准备就绪、外围传感器状态正常、驱动与执行器正常待机。

b）模式1：变桨模式。

该模式下，变桨系统将通过Profibus DP总线接收来自主控的变桨指令。

并根据给定的位置、速度值驱动变桨电机，直至到达位置目标值。

c）模式2；急停模式1。

该模式执行过程采用闭环急停控制。

模式2中，变桨速度为7°/s，停机位置87.5°。

该模式在如下条件成立时执行：主控通过Profibus DP总线给定紧急停机命令或系统安全链故障。

d）模式3：急停模式2。

该模式执行过程采用开环控制，当变桨系统发生主旋转编码器或变桨变频器电源故障时，系统将启用该模式，以最快10度/秒的变桨速度顺桨，直至撞到91°限位开关。

e）模式4：维护模式。

在该模式下可以分别对各桨叶进行手动变桨。

金风VENSYS变桨系统结构图风机变桨系统有两个工作任务。

一是通过程序控制变桨来保持叶轮一直能够从风中获得最大的风能，并在变化的风速中调节均匀的转速；二是作为风机的一级刹车系统，当风机出现故障或其他原因需要停机时，通过增大桨距角实现风机空气动力制动。

因此，叶片由风吹动旋转，不会有过多的机械能量传递到转子轴上。

每个叶片通过滚珠轴承旋转外缘与轮毂连接，轴承外圈安装在轮毂上。

可转动的轴承内环与变桨齿轮箱小齿圈啮合。

变桨电机通过法兰与齿轮箱连接，驱动小齿轮带动大齿圈旋转变桨。

变桨电机为串励直流电机，附带编码器和刹车及风扇。

所有的变桨驱动单元都安装在轮毂内。

轴控柜中变桨驱动器直接控制变桨电机运行。

另外，电池柜中还有一组电池用于在严重故障或断电时直接驱动变桨。

轴控柜中的变桨PLC控制器可接收从主控系统发来的变桨信号，输出变桨驱动器控制三个叶片同步变桨。

变桨系统的电源和信号线通过齿轮箱中空轴由滑环传入轮毂。

当变桨系统出现故障时，有变桨柜内的PLC给出停机信号，送到主控PLC，执行脱网操作，同时向三个叶片的发出顺桨命令，执行安全顺桨停机。

金风2.5MW机组变桨系统基础知识培训

一、金风2.5MW机组叶片的机械结构及电气分布
一、金风2.5MW机组叶片的机械结构及电气分布
二、金风2.5MW机组变桨控制系统控制柜内硬件分布
二、金风2.5MW机组变桨控制系统控制柜内硬件分布
二、金风2.5MW机组变桨控制系统控制柜内硬件分布
二、金风2.5MW机组变桨控制系统控制柜内硬件分布
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理超级电容
模块
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理变桨滑环
金风2.5MW机组变桨系统培训
目录
一、金风2.5MW机组叶片的机械结构及电气分布二、金风2.5MW机组变桨控制系统控制柜内硬件分布三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理四、金风2.5MW机组变桨控制系统的电气控制原理五、金风2.5MW机组变桨控制系统的维护常识
一、金风2.5MW机组叶片的机械结构及电气分布
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理变桨滑环
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理变桨电机
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理变桨旋转编码器
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理变桨旋转编码器
二、金风2.5MW机组变桨控制系统控制柜内硬件分布
二、金风2.5MW机组变桨控制系统控制柜内硬件分布
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理
三、金风2.5MW机组变桨控制系统的主要元件及工作原理

金风变桨系统

电气故障
包括电源故障、传感器故障、执行器故障等，可能导致系统无法正常工作或误动作。
机械故障
如轴承磨损、齿轮断裂、液压泄漏等，可能导致系统运行异常或停机。
控制系统故障
包括控制器故障、通信故障等，可能导致系统失控或无法远程监控。
诊断方法和步骤
观察法
通过观察系统运行状态、指示灯、故障代码等信息，初步判断故障类型和范围。
海上风电市场潜力巨大
随着海上风电技术的不断成熟和成本降低，海上风电市场将迎来爆发式增长。金风变桨系统凭借其先进的技术和可靠性，将在海上风电领域占据重要地位。
国际市场拓展
金风科技作为国内风电行业的领军企业，积极拓展国际市场，参与全球竞争。其变桨系统凭借卓越的性能和品质，将在国际市场上获得更多认可和应用。
通过采用高强度轻质材料和优化结构设计，金风变桨系统实现了轻量化，降低了机组的载荷和疲劳损伤。
高扭矩密度
金风变桨系统具有高扭矩密度的特点，能够在低风速下提供足够的扭矩，确保风电机组在复杂风况下的稳定运行。
稳定性与可靠性
冗余设计
金风变桨系统采用冗余设计，关键部件如传感器、控制器等均有备份，确保在单一部件故障时，
航空航天领域
金风变桨系统的高精度、高可靠性特点使其在航空航天领域具有潜在应用价值，如无人机、飞行器等。
典型案例分析
1 2 3
某大型风电场项目
该项目采用金风变桨系统，实现了风能的高效利用和机组的稳定运行，提高了风电场的经济效益。
某海上风电示范项目
该项目采用金风变桨系统，成功应对了海上恶劣环境的挑战，为海上风电项目的开发提供了有力支持。
加强人员培训，提高操作和维护人员的技能水平，确保系统安全稳定运行。

金风变桨系统培训

哈丁接头
控制原理
兆瓦机组使用的是变浆变速控制，在启动阶段叶片位置从顺浆变浆至54度，直到叶轮转速增加到8.8RPM，机组发顺浆变浆至54度，直到叶轮转速增加到8.8RPM，机组发电。发电后叶片角度与风的大小状况决定。变速变桨距控制的优点和功能是: 1）制的优点和功能是: 1）.通过变速、变桨的控制吸收更多风能，2 在停机时为叶轮提供气动刹车，3 风能，2）.在停机时为叶轮提供气动刹车，3）.减少作用在机组上的极限载荷。变浆变速额定风速以下通过控制发电机的转速使其跟踪风速。额定风速以下阶段要实现的主要目标就是让叶轮尽可能多的吸收风能，由于额定风速以下风速较小，因此，此时没有必要变桨，只需要将叶片角度设置为规定的最小桨矩角，这样可以跟踪最优Cp。额定风速以上通过扭矩控矩角，这样可以跟踪最优Cp。额定风速以上通过扭矩控制器及变桨控制器共同作用，使得功率、扭矩相对平稳。
Forward：朝0度变桨； Manual:手动控制模式； Backward：朝90度变桨； Auto: 自动控制模式；
先前/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ后变桨控制旋钮
400V电源断路器
手动/自动变桨控制旋钮
变桨控制柜状态设置
变桨控制柜主断路器Q1：OFF 变桨模式选择旋钮S1：M 强制手动变桨模式：激活。激活方法：移出X11：8、9短接排，插入 X11：5、6进行短接。
散热风扇
AC 2散热风扇
柜体散热风扇
风扇电源滤波器和24V电源
24V电源风扇电源滤波器
旋转编码器将机械转动的模拟量(位移) 将机械转动的模拟量(位移)转换成以数字代码形式表示的电信号，这类传感器称为编码器又称数字编码器电信号，这类传感器称为编码器又称数字编码器。位置处在变桨电机的后部。对变桨角度进行检测。

金风1.5MW变桨图纸070530加说明

F2
AUX1.C
3
AUX1:C /6.2
Brücke
2A
bl 0,75mm²
X1
7
8
Start/ Stop
AUX1
4
gr 0,75mm²
K5
7.4
11 14
AUX1.NO
AUX1:NO /6.2
bn 0,75mm²
gb/gn 0,75mm²
Start/Stop.1
5
R7
Temp.Sicherung
X6
4072.001.000
Auftr.Nr.: Stkl.Nr.: 4072.001.000
Bl.
3 8 Bl.
0
35mm²
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3.9/ +60VDC
F4
ws 0,75mm²
K3 K4 K6 K8 K5 K7
BF
BECKHOFF
F1 F2 F4 F5
-K2
-X2
-X1 1
-X3 1
14 1
49
BECKHOFF
49
X10
X7u/X8o
X9
X6
X5
x10
9 01 8 2 7 3 6 4 5
oben X10c: Leistung mitte X10b: Profibus unten X10a: Safetyloop
extern
1
A1
X6
2
X1
A1 A2
A1 A2
gb/gn 0,75mm²
9
6
bn 0,75mm² X11 1
gr 0,75mm²

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。

1.0--金风1.5兆瓦风力发电机组整机介绍

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）
铁芯
绕组
风
• 两套3相绕组互差30度电角度；由此带来的优势：可以消去5次、7次谐波电流,提高发电机效率,降低转矩脉动；
• 自然空气冷却方式：冷空气通过风道直接吹到散热叠片上，随着风速增加,机组的输出功率增加 ,温度随之升高。而同时风道内冷空气的流量也会增加，带走更多的热量，冷却效果好。
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机剖面图
定子
轴承
线圈
NdFeB永磁体
铁芯
转子
定轴
➢ 永磁体励磁
非满载状态下效率高结构紧凑、重量轻
➢ 外转子、内定子结构
磁通密度大, 不会退磁
➢ 被动冷却系统冷却性能好
➢ 一体化轴承概念不另外需要轴承
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机细部介绍
磁钢
HT43或类似叶片
87m 5909--6112m2
75/85m
HT46或类似叶片
93m 6733m2
75/85m
17.3/16.6rpm 9.9m/s

金风1500KW系列风力发电机组变桨系统出厂调试手册A0_B

ICSQ/JF新疆金风科技股份有限公司发布金风1500kW 系列风力发电机组变桨系统调试手册版本：A0 编制：校对：审核：标准化：批准：目次前言 (II)1范围 (1)2试验说明 (1)3电器连接 (1)4上电检查 (1)5变桨系统上电 (1)6通讯设置 (1)7变桨系统功能测试 (3)附录A（规范性附录）变桨调试工具清单 (7)前言本文件用于指导金风1500kW风力发电机组变桨系统出厂试验。

本文件附录A为变桨调试工具清单本文件由新疆金风科技股份有限公司提出并归口。

本文件起草单位：新疆金风科技股份有限公司技术中心电控部本文件主要起草人：本文件为首次发布。

本文件批准人：金风1500kW系列风力发电机组变桨系统调试手册1范围本手册规定了金风1500kW系列风力发电机组变桨系统调试要求本手册适用于金风1500kW系列风力发电机组变桨系统调试。

2试验说明本调试手册只编写了变桨系统1号控制柜调试指导，2号控制柜与3号控制柜调试与1号控制柜调试步骤完全一致，按照步骤调试完3套变桨控制柜后，即可进行风力发电机组现场联调。

3电器连接按照电气接线图纸为1号变桨柜X5端子接入400VAC。

4上电检查4.1电器接线检查变桨系统控制柜在柜体制造厂出厂时已经完成柜体上电试验，因此上电检查主要为电器元件接线是否存在松动、脱落的现象。

4.2主要器件状态检查各控制柜主断路器Q1处于“OFF”状态，变桨模式控制旋钮处于“手动”状态，逆变电源NG5处于“OFF”状态。

5变桨系统上电达到上电检查要求的标准后，可以对1号控制柜进行上电。

依次打开1号控制柜的Q1、NG5，使其开关处于“ON”状态。

上电后，可以听到系统欠压报警的声音“嘀嘀嘀”，持续3s以后，电压充高，报警声音消失。

上电过程中，如果发现控制柜有放电、冒烟异常现象，迅速把Q1旋转至“OFF”状态。

6通讯设置6.1电缆连接用beckoff编程电缆连接笔记本电脑与1号变桨控制柜内的BC3150模块。

金风1.5机组变桨系统

变桨系统主要元件故障原因及分析——AC2和NG5故障原因及分析姓名：董参参专业：电力系统自动化入职时间：2010-7-1部门：技术服务中心目录目录 (1)摘要 (1)一、变桨系统的作用 (2)（一）功率调节 (2)（二）气动刹车 (2)二、主要元器件的介绍 (3)（一）变桨逆变器AC2 (3)（二）充电器NG5 (3)（三）其他元器件 (5)三、控制原理 (6)（一）变桨原理框图 (6)（二）变桨原理介绍 (6)四、典型故障分析 (7)（一）变桨逆变器OK信号丢失故障分析 (7)1、变桨逆变器OK信号形成及检测过程 (7)2、变桨逆变器OK信号丢失原因 (8)（二）充电器NG5损坏原因分析及整改建议 (9)1、NG5充电器损坏原因 (10)2、整改意见 (11)五、结束语 (15)参考文献： (16)摘要本文通过对变桨系统的重要元器件的原理和变桨控制原理进行了简单的介绍，总结了充电器NG5和逆变器AC2发生故障的原因和解决方法，并且提出本人在现场进行维护工作时发现的一些缺陷和整改意见。

关键词：变桨系统逆变器AC2 充电器NG5 浪涌保护一、变桨系统的作用（一）功率调节变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，变桨目的是通过控制桨距角，调节叶轮吸收风能的功率。

在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，以便让叶轮尽可能多的吸收风能，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。

额定风速以上阶段变速控制器和变桨控制器共同作用，通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率；通过变桨调节发电机转速，使其始终跟踪发电机转速的设定值。

（二）气动刹车金风1500kW风力发电机组变桨系统是目前该系统唯一的停车机制，通过将桨叶迅速顺至停机位置来完成气动刹车。

主控的所有停机指令，包括普通停机，快速停机和紧急停机，最后都是通过总线发给变桨系统来执行。

2
3× 35mm2
2× 1mm2 Motor 10× 1mm2
限位开关
2× 1mm2 Motor 10× 1mm2
限位开关
Motor
限位开关
10× 1mm
2
8× 1mm2
8× 1mm2
8× 1mm2
Encoder旋编 3× 1mm2
0° 接近开关
Encoder旋编 3× 1mm2
接近开关
Encoder旋编 3× 1mm2
Harting连接端子
变桨电机 • 类型：IM3001(3相笼型转子异步电机) • 额定功率：4.5kW，1500rpm， S2 60min • 最大转矩：75Nm • 制动转矩：100Nm • 额定电压：29V • 额定电流：125A • 额定功率因数：0.89 • 绝缘等级：F • 转动惯量：0.0148kgm2 • 防护等级：IP54
额定风速以下阶段：要实现的主要目标就是让叶轮尽可能多的吸收风能。
Cp越大,吸收的风能越多。由于额定风速以下风速较小，因此，此时没有必要变桨，只需要此时将叶片角度设置为规定的最小桨矩角。额定风速以上阶段：变速控制器（扭矩控制器）和变桨控制器同时发挥作用。通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定,从而恒定功率。通过变桨调整发电机的转速,使得其始终跟踪转速设置点。
20
发电机转速（Ω—rpm）
相同容量的定桨距和变桨距机组功率曲线的对比
三、变桨系统的硬件组成
变桨控制柜内的布局
变桨系统分布结构
90度限位开关 0度接近开关变桨电机1 旋转编码器电磁刹车动力电源线连接器变桨柜1 滑环
90度限位开关 0度接近开关变桨电机2 旋转编码器电磁刹车动力电源线变桨柜1