变桨系统培训资料
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兆瓦机组变桨系统培训
Vensys变桨系统
北京天源科创
▪ 主要器件介绍 ▪ 控制原理 ▪ 结构组成 ▪ 操作控制 ▪ 数据的检查及功能测试
主要器件介绍：
1、变桨直流电源NG 5 2、变桨变频器AC 2 3、变桨后备电源---超级电容 4、PLC功能模块 5、中间继电器和熔断器 6、散热风扇 7、风扇电源滤波器和24V电源 8、旋转编码器
继电器和熔断器 熔断器
继电器
90度限位开关检测叶片位置不得超过90度。变浆系统有可能选编故障， 导致叶片旋转位置超过限位。而0度接近开关检测的是叶片在-2度至5度 的角度，当0度接近开关大于6.5度时检测到信号，或小于3.5度时检测不 到信号，均会导致紧急停机需求。
变浆柜内各继电器作用：
继电器K2：控制变桨电机刹车松、抱闸，同时对变桨电机冷却风扇M2、 散热器冷却风扇M3运行进行控制。 继电器K3：由限位开关控制，当叶片接触到限位开关时，继电器K3线圈 失电，逆变器内部直流控制电源断电，变桨电机刹车抱闸。
变桨变频器AC 2
变桨变频 器AC 2
AC-2——异步电机用高频MOSFET逆变器
变桨逆变器的输入电压为60V，最大输出电流为450A输出为29VAC为变浆电 机提供动力电源。AC2代表了当今最为先进的技术(IMS功率模块，Flash内存， 微处理器控制，Can Bus)。上面分别给出AC2的图片和内部结构示意图。
变桨系统所在位置解剖图
▪ 1.叶片
▪ 2. 轮毂
1
▪ 3.变桨系统
▪ 4.发电机转子
▪ 5.发电机定子
▪ 6.偏航电机
▪ 7.风速仪、风向标
▪ 8.基座
▪ 9.塔筒
▪ 10 .提升机
3
2
7
10 5
6 8
4 9
变桨系统外观
变桨电机
轮毂 变桨柜
变桨柜内部结构图
变桨直流电源NG 5
变桨直 流电源 NG 5
继电器K6：用于控制变桨控制柜内部冷却风扇M4的运行, 继电器K6线圈 得电，风扇工作，反之，风扇停止工作；
继电器K8：用于控制充电器NG5是否有直流电压输出, 继电器K8线圈得 电，NG5停止直流输出，反之，NG5输出正常； 继电器K7：用于检测由机舱进入轮毂的安全链信号是否正常, 继电器K7 线圈得电，安全链正常，反之，安全链已断；
变桨后备电源---超级电容
变桨后备电源---超级 电容（NG5的后面）
电容单元的主要参数：
型号：4-BMOD2600-6
额定电压：60Vdc
容量：108F
可用能量：150kJ
超级电容是由4个超级电容组串联而成的
超级为变浆系统提供备用电源，是由4个超级电容组串联而成的额定 电压为60V总容量为108F，可用能量为150kJ。
单个变桨柜内回路介绍
散热风扇
AC 2散 热风扇
Fra Baidu bibliotek
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)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 。
▪ 位置处在变桨电机的后部。对变桨角度进行检测。
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
超级电容模块的包装是一个耐损耗的冲压铝外壳。这样一个外壳是永久封 装的，不需要维护。
变桨超级电容的优点。
a、充电电流大，充电时间短； b、交流变直流的整流模块同时作为充电器，无须再单独配置充放电管 理电路；
c、超级电容的容量随使用年限的增加，减小的非常小。 d、寿命长； e、无须维护； f、体积小，重量轻等优点; g、充电时发热量低。
继电器K4：安全链控制继电器，由总线端子控制器BC3150检测变桨系 统自身安全链信号是否正常，只有变桨系统安全链正常时,继电器K4的线 圈导通，否则，继电器K4的线圈将失电，由轮毂反馈给机舱的安全链信 号是断开的。
继电器K5：用于控制变桨控制柜内部加热器R0的运行,继电器K5线圈得 电，加热器工作，反之，加热器停止工作；
每个超级电容组430F，16V。超级电容能量存储模块是一个独立的 能量存储设备，最多能够存储55kJ(15.3Whr)的能量。能量存储模块由6 个独立的超级电容单元、激光焊接的母线连接器和一个主动的、完整的 单元平衡电路组成。单元可以串联连接以获得更高的工作电压(215F， 32V；143F，48V；107.5F，64V等)。也可以并联连接提供更大的能量 输出(860F，16V；1290F，16V等)或者是串联和并联的组合来获得更高 的电压和更大的能量输出。当串联连接的时候，单元到单元之间的电压 平衡问题可以通过使用我们提供的双线平衡电缆来加以解决。
NG5是为变浆电机提供电源。额定输入电压400VAC，额定输出电压60CDC， 额定输出电流80A。
NG5壳体上充电程度指示器： 红色LED灯表明电池处于初始化充电阶段； 黄色LED灯表明电池已经达到80%的充电量； 绿色LED灯表明电池已经充满。
缺相报警指示器 当交流电源发生缺相的时候，红色LED灯 会亮起。这时电池充电器停止工作，充电程 度指示器变成黄灯。检查交流电源和输入保 险。
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）.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）.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 制器及变桨控制器共同作用，使得功率、扭矩相对平稳。
PLC功能模块
PLC功能模块
A10功能板
1.BC3150是PROFIBUS—DP总线端子控制器，在 PROFIBUS-DP 系 统中作为智能从站使用，实现的功能，一方面负责变桨控制系统与主控 制器之间的通信，另一方面负责变桨控制系统外围信号的采集处理和对 变桨执行机构的控制。
2.电源反馈板A10，采集超级电容电压和电流。输入至倍福模块。
Vensys变桨系统
北京天源科创
▪ 主要器件介绍 ▪ 控制原理 ▪ 结构组成 ▪ 操作控制 ▪ 数据的检查及功能测试
主要器件介绍：
1、变桨直流电源NG 5 2、变桨变频器AC 2 3、变桨后备电源---超级电容 4、PLC功能模块 5、中间继电器和熔断器 6、散热风扇 7、风扇电源滤波器和24V电源 8、旋转编码器
继电器和熔断器 熔断器
继电器
90度限位开关检测叶片位置不得超过90度。变浆系统有可能选编故障， 导致叶片旋转位置超过限位。而0度接近开关检测的是叶片在-2度至5度 的角度，当0度接近开关大于6.5度时检测到信号，或小于3.5度时检测不 到信号，均会导致紧急停机需求。
变浆柜内各继电器作用：
继电器K2：控制变桨电机刹车松、抱闸，同时对变桨电机冷却风扇M2、 散热器冷却风扇M3运行进行控制。 继电器K3：由限位开关控制，当叶片接触到限位开关时，继电器K3线圈 失电，逆变器内部直流控制电源断电，变桨电机刹车抱闸。
变桨变频器AC 2
变桨变频 器AC 2
AC-2——异步电机用高频MOSFET逆变器
变桨逆变器的输入电压为60V，最大输出电流为450A输出为29VAC为变浆电 机提供动力电源。AC2代表了当今最为先进的技术(IMS功率模块，Flash内存， 微处理器控制，Can Bus)。上面分别给出AC2的图片和内部结构示意图。
变桨系统所在位置解剖图
▪ 1.叶片
▪ 2. 轮毂
1
▪ 3.变桨系统
▪ 4.发电机转子
▪ 5.发电机定子
▪ 6.偏航电机
▪ 7.风速仪、风向标
▪ 8.基座
▪ 9.塔筒
▪ 10 .提升机
3
2
7
10 5
6 8
4 9
变桨系统外观
变桨电机
轮毂 变桨柜
变桨柜内部结构图
变桨直流电源NG 5
变桨直 流电源 NG 5
继电器K6：用于控制变桨控制柜内部冷却风扇M4的运行, 继电器K6线圈 得电，风扇工作，反之，风扇停止工作；
继电器K8：用于控制充电器NG5是否有直流电压输出, 继电器K8线圈得 电，NG5停止直流输出，反之，NG5输出正常； 继电器K7：用于检测由机舱进入轮毂的安全链信号是否正常, 继电器K7 线圈得电，安全链正常，反之，安全链已断；
变桨后备电源---超级电容
变桨后备电源---超级 电容（NG5的后面）
电容单元的主要参数：
型号：4-BMOD2600-6
额定电压：60Vdc
容量：108F
可用能量：150kJ
超级电容是由4个超级电容组串联而成的
超级为变浆系统提供备用电源，是由4个超级电容组串联而成的额定 电压为60V总容量为108F，可用能量为150kJ。
单个变桨柜内回路介绍
散热风扇
AC 2散 热风扇
Fra Baidu bibliotek
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)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 。
▪ 位置处在变桨电机的后部。对变桨角度进行检测。
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
超级电容模块的包装是一个耐损耗的冲压铝外壳。这样一个外壳是永久封 装的，不需要维护。
变桨超级电容的优点。
a、充电电流大，充电时间短； b、交流变直流的整流模块同时作为充电器，无须再单独配置充放电管 理电路；
c、超级电容的容量随使用年限的增加，减小的非常小。 d、寿命长； e、无须维护； f、体积小，重量轻等优点; g、充电时发热量低。
继电器K4：安全链控制继电器，由总线端子控制器BC3150检测变桨系 统自身安全链信号是否正常，只有变桨系统安全链正常时,继电器K4的线 圈导通，否则，继电器K4的线圈将失电，由轮毂反馈给机舱的安全链信 号是断开的。
继电器K5：用于控制变桨控制柜内部加热器R0的运行,继电器K5线圈得 电，加热器工作，反之，加热器停止工作；
每个超级电容组430F，16V。超级电容能量存储模块是一个独立的 能量存储设备，最多能够存储55kJ(15.3Whr)的能量。能量存储模块由6 个独立的超级电容单元、激光焊接的母线连接器和一个主动的、完整的 单元平衡电路组成。单元可以串联连接以获得更高的工作电压(215F， 32V；143F，48V；107.5F，64V等)。也可以并联连接提供更大的能量 输出(860F，16V；1290F，16V等)或者是串联和并联的组合来获得更高 的电压和更大的能量输出。当串联连接的时候，单元到单元之间的电压 平衡问题可以通过使用我们提供的双线平衡电缆来加以解决。
NG5是为变浆电机提供电源。额定输入电压400VAC，额定输出电压60CDC， 额定输出电流80A。
NG5壳体上充电程度指示器： 红色LED灯表明电池处于初始化充电阶段； 黄色LED灯表明电池已经达到80%的充电量； 绿色LED灯表明电池已经充满。
缺相报警指示器 当交流电源发生缺相的时候，红色LED灯 会亮起。这时电池充电器停止工作，充电程 度指示器变成黄灯。检查交流电源和输入保 险。
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）.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）.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 制器及变桨控制器共同作用，使得功率、扭矩相对平稳。
PLC功能模块
PLC功能模块
A10功能板
1.BC3150是PROFIBUS—DP总线端子控制器，在 PROFIBUS-DP 系 统中作为智能从站使用，实现的功能，一方面负责变桨控制系统与主控 制器之间的通信，另一方面负责变桨控制系统外围信号的采集处理和对 变桨执行机构的控制。
2.电源反馈板A10，采集超级电容电压和电流。输入至倍福模块。