华锐1.5MW风力发电机组培训_(电气部分)

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速度
Spe.Con Spe.Rot 发电机检测速度 轮毂检测速度
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变桨
HubPos001 叶片1角度 Ihub１ＨubTor HubPos002 叶片2角度 Ihub２ＨubTor HubPos003 叶片3角度 Ihub３ＨubTor
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变桨１电机力矩 变桨２电机力矩 变桨３电机力矩
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Control
• 控制系统主要分为两部分：
– 通信回路 – 控制面板 – 远程PWM 远程PWM软件的操作方法和现场的控制面板基 本一致，建议在掌握控制面板的使用方法后， 再学习PWM软件的使用。
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Control－通讯回路
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Control－通讯回路
变桨系统是如何实现的？
- 从站PLC发出命令 - 电气变桨系统，3个由变频器控制的变桨伺服电机间接变速装置。 - 机舱内的电池系统。
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Pitch
轮毂 轴承
小齿轮
避雷装置 玻璃钢外壳
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变桨控制原理与功能
结构：
极限工作位置撞块
导流帽 轮毂 轮毂变 桨控制 柜
变桨限 位撞块
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Control－控制面板
• 可以查看的参数信息
– 风机所处的状态
• 例如：运行、停机、故障
– 查看即时的故障信息
• 例如：故障代码、简单描述
– 各个设备的即时参数
• 例如：温度、电压、角度
– 各个设备所处的状态
• 例如：启动、停止
– 信息的记录
• 例如：发电量、发电时间、 耗电量
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Converter
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Converter
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SL1500中变频器功能介绍
• 发电机用变频器。 • 硬件上，发电机用变频器为IGBT整流变频 器，SVPWM(空间矢量脉宽调制 )技术。
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SL1500中变频器功能介绍
• 发电机侧变频器与发 电机转子相连。 • 功率容量上，两倍于 网侧变频器。 • 软件上，发电机侧变 频器采用矢量控制， 接受来自发电机的速 度反馈并进行解藕。
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偏航变频器
• 偏航用变频器为开环系统。 • 硬件上，偏航用变频器采用了 一拖多的控制拓扑结构：即一 台变频器控制四台电机。 • 软件上，变桨用变频器采用开 环控制，由PLC接受凸轮的位置 反馈信号，并向变频器发出速 度控制指令、启动时间等信息， 从而调节了偏航角度。
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轮毂罩 分隔壁
缓冲器 极限工作位置 开关 变桨接 近开关
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变桨制动器
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Pitch
滑环系统
每个叶片一个配备 - 变桨机柜 - 变桨驱动 (齿轮箱, 补助马达间接变速 装置, 编码器，飞轮单元，刹车) - 接近传感器 - 工作位置开关 变桨机柜包括 - 变桨变频器, 刹车断路器, - 总开关, 230VAC 工组插头 - 机柜加热器 - 继电器
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Control－控制面板
• 优点
– 只有一个接口 位于控制柜NCC310柜门 连接到主站PLC 位于控制柜TBC100柜门 连接到塔基PLC – 不需要额外的操作软件 – 简单、使用、可靠
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Control－控制面板
• 可以操作的对象：
– – – – – – – – 风机的启动、停止 变桨的启动、停止 刹车的启动、停止 变频器的相关操作 偏航的操作 油冷系统的操作 水冷系统的操作 加热系统的操作
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Brake－传感器
• 刹车压力传感器 • 刹车调整传感器
– 刹车打开反馈 – 刹车调整反馈
• 刹车警告传感器
– 刹车片磨损报警
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Oil－原则
油冷的目的是什么?
- 为齿轮箱润滑 - 冷却齿轮油
组成
- 齿轮箱 - 油冷泵、过滤器、温度传感器 - 油冷风扇
工作情况
• 偏航电机有温度控制 开关保护电机在正常 温度范围内工作。
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偏航电机
刹车反馈 温度控制开关
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来自百度文库35
旋转编码器
• 旋转编码器主要执行两个 任务
– 第一，检测机舱偏航超出工 作位置。 – 第二，计算偏航旋转角度。
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偏航系统
偏航系统的功能是什么? - 在安装时配合叶轮吊装 - 调整机舱方向，最大限度的吸收风能 组成 -
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直驱发电机能量流图
发电机 变频器
~ ~
100%
4.0% 2.8%
93.2% 电网
功率损耗
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功率损耗
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双馈感应电机能量流图
2.8% 96.4% 电网 100% 发电机 77.8%
~ ~
19.4% 变频器
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18.6%
0.8% 能量损耗
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交流励磁变速恒频风力发电机发电系统结构图如 下所示，其中省略了变压器、滤波器等构件。其中定 子接入电网，转子绕组由频率、相位、幅值都可以调 节的三相低频交流励磁电流
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偏航变频器
• •
–
偏航变频器存在以下两种操作模式： PLC模式
偏航变频器在PLC模式下工作，由PLC经过 CANopen将相关频率和启动/停止命令传送给偏航变 频器。 命令信号也决定了偏航的方向。
•
–
手动模式
手动模式通过连接手动控制盒连接完成。在手动模式 下，偏航变频器通过手动操作盒上的两个按钮控制。
control
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主程序界面
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群操作
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风机状态
发电状态 不在线状态
故障状态
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查看某台风机的详细信息
单击主界面内某台风机即可
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某台风机主界面
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命令栏详细信息
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实时数据
POWER 一分钟有功功率 WINSPE 一秒钟平均风速 IWINFIL 五分钟平均风速
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并网过程演示
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Pitch－主要功能
为什么要有变桨系统？
• 在风速小于目标风速时，通过调整叶片角度，来得到最佳的发电功率。 • 当风速大于目标风速时，变桨系统调节叶片角度，控制风机的速度和功 率维持在一个最优的水平。 • 当安全链断开的时候，把叶片转到顺桨位置（安全运行），把风轮当成 一个空气动力学的刹车来使用。 • 利用风和叶轮的相互作用，减小摆动从而将机械负载最小化。
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Control－控制面板
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Control－菜单内容
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Control－WPM
• 远程的WPM操作有Server、Local组成
– Server用于整个风场的管理 – Local用于单个风机的管理
• 其操作方法和使用控制面板基本一致
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SL1500中变频器功能介绍
• 电机侧变频器
– 发电机力矩控制 – 功率因数调节 – 发电机同步 – 速度监视 – Crowbar触发
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SL1500中变频器功能介绍
• 网侧变频器与电网连接。
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LSC和GSC的目的
• 电网侧变频器
– – – – 控制DC母线 预充电 线路滤波同步处理 电网监视
概述
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主要内容
• • • • • • • • • • • 电控部分主要由以下几个方面组成： Training 1500 Control Training 1500 Yaw Training 1500 Brake Training 1500 Oil Training 1500 Water Training 1500 Converter Training 1500 pitch Training 1500 Battery Training 1500 Safety Chain Training 1500 Other
- 到齿轮箱和冷却系统分两套回路 - 由参数的设定而决定油路
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Water
• 为什么要有水冷系统？
– 对发电机、变频器、机柜进行冷却。
• 组成
– – – – 水泵、温度感应模块 没有风扇的冷却器 没有过滤器 传感器：冷水温度、热水温度、水压力
• 状况
– 温度感应模块在软件中不起作用
• • 输入信号F（手动偏航）：向左偏航 输入信号R（手动偏航）：向右偏航
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手动偏航
• 利用三相380V交流电源和手动控制盒即可实现。
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偏航电机
• 偏航电机的额定工作 电压是380VAC，额定 功率2.2kW • 偏航电机通过偏航齿 轮箱与偏航大齿圈咬 合。
风速风向仪 偏航变频器 偏航电机 旋转编码器
工作情况 - 偏航变频器与PLC连接，控制偏航电机的动作 - 四个偏航电机统一协调工作，达到偏航目的 - 偏航计数器对偏航角度进行计算，反馈报警信号 - 左右方向偏航极限限制报警
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Brake－主要功能
为什么我们需要制动器?
应用于以下情况： - 过速 - 紧急停机 - 风机进行维护时 - 为了锁上叶轮锁
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•
变速恒频发电机组具有以下优点：
– 双馈异步发电机只处理转差能量就可以控制电机的力矩和无功功 率，降低了变频器的造价。变频器的最大容量仅为总机组容量的 1/3左右。在最大输出功率时，转子和定子共发出1.5MW的电能。 转差频率调节,调速范围为发电机同步转速的33.3％。降低控制系 统成本、减少系统损耗，提高效率。 – 功率因数可调，发电机组具有无功功率控制能力，功率因数可恒 为1。根据需要，功率因数可在额定电压下最大达到容性0.95，感 性0.90。 – 低风速时能够根据风速变化，在运行中保持最佳叶尖速比以获得 最大风能；高风速时储存或释放风能量，提高传动系统的柔性， 使功率输出更加平稳。 – 先进的双PWM变频器，实现四象限运行。 – 变速恒频技术大幅延长了核心部件的使用寿命，同时显著提高发 电量。
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水管分布
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SL1500中变频器功能介绍
• 变频器具有以下特点：
– 系统元件按20年使用寿命设计。系统可在恒定的转矩 或功率下工作，突变转矩和作用在机械部件上的合力 被有效地减到最小，因此使用寿命更长。 – 变频器可以通过控制柜上的按钮、PC机或者自动控制 系统来操作。当发出启动信号时，变频器可在设定的 速度范围内自动运行或者由PLC控制系统根据输入参数 控制变频器自动运行。 – 紧凑、体积小。 – 防护等级为IP55，有效的防尘防水。 – 冷却系统采用空水冷冷却方式。功率变频器内部通过 位于柜侧的空气－水换热器进行冷却。此外在功率变 频器内有一套专门冷却功率半导体的空气－水换热器。 有效散热、防止变频器温度过高，保护器件和系统。
• 通过对风向的测试，确定风 力发电机组与正风向之间的 夹角。 • 通过对风速的检测，从而限 制风力发电机组的工作状态
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工作概况
• 风速
– 范围 0～65m/s
• 风向
– 范围 0～360°
• 温度
– 范围 -40～+70°C
• 加热功能
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工作原理
风速和风向的测量
测量结果处理为瞬时风速、5min的平均风速
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信号采集和通讯协议
• 风速风向仪与RS232/RS485转换 设备的RS485接口连接
• 根据转换接口拨码设置不同，连 接方式也不同。
• PLC与风速仪间数据传输遵照 RS232协议 • 风速仪信号有RXD＋、RXD－、 TXD＋、TXD－、24V电源。
工作模式 单工模式 （8、9 on）
单工 双工
风速仪接口端子 1＋2 4＋5 1 双工模式 （8、9 off） 2 4 5
使用中
RS422接口端子 7（RXA） 6（RXB） 4（TXA） 7（RXA） 3（TXB） 6（RXB）
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偏航变频器
• 偏航变频器与从站PLC连 接，PLC通过CAN总线与 偏航变频器通讯。 • 偏航变频器内部有独立的 程序。PLC内对偏航变频 器有设置程序。 • 偏航变频器需要380VAC， 经过PLC的程序要求，控 制偏航变频器动作。
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温
度
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历史数据-故障
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历史数据-故障
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历史数据-总计数器
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历史数据-功率曲线
风频
发电量
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工作概况
• SL1500风力发电机组目前使 用的是超声波风速风向测试 仪。 • 风速仪可以测量风速、风向、 和外界温度。 • 通过防雷模块、串行通讯数 据线传给从站PLC。