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1、,1.5MW风电机组变桨系统（SSB）,国电风电设备调试所 2010.07,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,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
2、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。,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。,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
3、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。,变桨系统结构原理图,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,1、供电回路,主控柜,轴柜,轴柜,230V Control voltage,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,230VAC Control voltage
4、、UPS，供电,温度到达启动要求,轴柜8K2,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,400V,230V Control voltage,24V,温度控制单元：CC-U/RTDR,时间继电器,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
5、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。,充电器6A1,充电器,连接到电池柜,8A1模拟量输出,电池检测回路,过/欠压检测,充电接触器,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。,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
6、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（255-266V）,BATT/MAINS ok电池正常/充电器输入信号正常,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,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
7、电后电压达到201V时报警取消。,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,充电,蓄电池,5K3和6K1互锁,变桨回路,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。,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
8、时发光，检查相序,DGNR组件图,DGNR原理图,2、变桨回路，正常变桨,蓄电池,电池供电,蓄电池供电给电枢、刹车,主控18K1，18K2，18K3,刹车释放继电器,正常变桨,EFC-信号,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。,刹车回路,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
9、电机运行。,紧急顺桨,紧急顺桨,电枢由电池供电,刹车由电池供电,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,蓄电池驱动电机工作,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。,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。,CAN通讯,4、主控与轮毂24V信号,主控与变桨系统之间通过O重载插头连接，
10、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）,5、变桨内部安全链,主控柜,轴柜1,电机,限位开关,电池,轴2,轴3,变桨旁路,主柜BYPASS,DC Common ground For signals
11、,轴柜,主控与变桨系统接口,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
12、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。
13、Slipring 26，27，28 备用,主控柜,8A1,充电器,急停,电源开关,防雷,四、柜体简介,8A1,校零操作界面,固定螺栓,profibus,轴柜,驱动器,电池柜,电池组,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】,进入对应的【menu】，选中其中的【configure parameter】,输入密码：9228，进入该项目,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,六、常见故障分析处理,1：取得并正
14、确佩戴安全带，攀登挂锁，安全帽，安全鞋。携带好手机，或对讲机，头灯等工具。 2：取得塔筒钥匙，主控柜钥匙及变桨柜钥匙。 3：进入塔底，在塔底控制柜输入权限密码，察看报警或事件的代码，时间，顺序等信息并记录，察看风速当风速大于15M/S时禁止攀爬塔筒，然后手动停机。 4：打开塔筒灯，系好安全带攀登挂锁，使用者必须进行视觉上的检查和拉力测试，戴好安全帽攀登竖梯进入最高层，每上一层将竖梯口的安全门关闭，禁止2人同时攀登，工具和小件物品不允许在衣服口袋中携带。 5：进入机舱，输入权限，确认停机。打开吊车门，将工具备件等由机舱后部的升降吊车从塔底吊上机舱，在起吊过程中禁止吊车底下有人和车，起吊结束后关闭
15、吊索门。 6：如果系统没有供电，使用手动液压装置将主轴刹车锁定在某一个叶片竖直向下的位置。 7：用手将安全销锁入固定住轮毂。 8：在塔顶主控柜上合上（ON）维护（Service/Maintenance）开关。 9：携带必要工具，笔记本电脑，变桨系统电气图纸，手电筒（需要时带欧标电源转换插头）及变桨钥匙从机舱主轴部进入轮毂。 10：进入轮毂首先检查竖直冲下的叶片盖是否盖好。 11：首先确认三个轴控箱的400VAC及216VDC开关是否处于断开（OFF）状态，（先断DC再断AC,先合AC再合DC）,检查限位开关及其挡块是否安装到位。 12：打开变桨控制柜，轴箱柜检查柜内是否有杂物和干燥剂等，检查控
16、制柜400V线是否松动、各连接插头是否插好。 13：合上主控柜内变桨系统的UPS电源和400V电源，再合上轮毂照明开关，检查变桨系统主控箱安全链开关是否打开。为保证安全，调试时每次只能转动一个叶片，保持其他两个叶片在限位开关顺桨位置。 14：调试结束后锁好变桨控制箱盖，检查轮毂内是否有杂物，携带所有工具离开轮毂。 15：用手将定位销推出。 16：主控柜上断开服务开关。 17：断开刹车，手动启动风机，运转正常后，停机推出权限。将工具备件等由机舱后部的升降吊车从机舱吊下塔底，关闭吊索门。 18：系好攀登挂锁，攀登竖梯下到塔底，关闭塔筒灯。 19：输入权限密码，启动运转正常后推出权限密码。 20：离开塔筒锁门，并归还钥匙，安全带，滑块挂锁等。,七、变桨系统风场调试安全事项,
