苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司1.5MW变桨控制系统1.5MW变桨控制系统杨再名2011-03-31杨再名2011-03-31苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司主要内容主要内容一、变桨控制系统的基本原理二、变桨系统结构原理三、电气原理图四、主要元器件五、现场调试六、常见故障分析七、风场调试界面故障现象和分析八、安全事项一、变桨控制系统的基本原理二、变桨系统结构原理三、电气原理图四、主要元器件五、现场调试六、常见故障分析七、风场调试界面故障现象和分析八、安全事项苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司变桨控制系统主要由PLC、驱动器、直流电机、绝对值编码器等组 成，并由蓄电池作为后备电源PLC组成变桨的控制系统，它通过现 场总线和主控制系统通信，接受主控系统的指令（主要是桨叶转动的 速度和角度指令），并控制驱动器驱动直流电机，带动桨叶按照要求 的方向和角度转动，同时PLC还负责蓄电池的充电控制、蓄电池电压 的监控等辅助控制一、一、变桨控制系统的基本原理变桨控制系统的基本原理苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司二、二、变桨控制系统的基本原理变桨控制系统的基本原理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 轮逐渐停转在安全链断开或系统出现故障的情况下，变桨控制系统实现紧急收桨 ，每一个叶片分别由各自的蓄电池供电并控制完成顺桨操作，使叶片碰到 91°限位开关，利用叶片的气动刹车，起到安全保护作用苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司二、二、变桨系统结构原理变桨系统结构原理风力发电机组的变桨系统采用最先进电子变桨控制，提高了系统的可 靠性，降低了维护成本变桨控制系统由七个柜体组成：一个主控柜、三 个轴柜和三个蓄电池柜，它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苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司二、二、变桨系统结构原理变桨系统结构原理苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司三、电气原理图三、电气原理图1、供电回路、供电回路2、、PLC控制和通讯、故障检测控制和通讯、故障检测3、滑环、滑环-变桨变桨24VDC回路回路4、正常变桨、正常变桨5、低电压穿越、低电压穿越6、紧急顺桨、紧急顺桨7、旁路回路、旁路回路苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司1、供电回路1、供电回路主控提供400VAC经滑环后给变桨控制系统，变桨主控柜经A插头分别给三个轴箱提供 400VAC；经F插头分别给三个轴提供230VAC；提供充电器供电电源；提供插座电源。
主控提供400VAC经滑环后给变桨控制系统，变桨主控柜经A插头分别给三个轴箱提供 400VAC；经F插头分别给三个轴提供230VAC；提供充电器供电电源；提供插座电源400VAC 主电源TT防雷系统，即相对零，零对地充电器供电苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司24VDC供电回路24VDC供电回路主控提供230VAC UPS电源经N插头后，给开关电源 1T1供电，主控提供230VAC UPS电源经N插头后，给开关电源 1T1供电，开关电源 相对零防雷器零对地防雷器UPS供电230VAC苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司充电器回路充电器回路充电器输入电源充电器传感器，实时监控电池箱内的温度，并进行温度补偿充电器对三个 电池箱循环充电充电器对电池电压进行 过/欠压监控，当电池 电压低于190VDC，或高 于252VDC时，输出故障 信号，辅助触点断开苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司后备电池直流控制回路后备电池直流控制回路后备电池通过M插 头分别给轴箱供电限位开关起到启动 刹车的作用苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司后备电池直流控制回路后备电池直流控制回路苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司后备电池回路后备电池回路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12V7.2Ah，一组6节，每个电池柜有3组共18节总电压为216VDC苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司2、PLC控制和通讯2、PLC控制和通讯24V电源模块RS485通讯模块滑环-轮毂RS485通讯电缆苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司PLC故障检测PLC故障检测当PLC故障或 死机的情况下 ，监控器没有 监控到PLC发出 的脉冲信号， 监控继电器输 出故障信号， 变桨系统紧急 收桨到安全位 置当PLC故障或 死机的情况下 ，监控器没有 监控到PLC发出 的脉冲信号， 监控继电器输 出故障信号， 变桨系统紧急 收桨到安全位 置PLC发出的脉冲信号苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司3、滑环-变桨24VDC回路3、滑环-变桨24VDC回路在连接电路回路的时候，需要确定线路正确，防止因接线错误而短路苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司4、正常变桨4、正常变桨主电源400VAC直流变桨电机直流变三相滤波器分流电阻直流驱动器主开关电流互感器，测量 电机电流，输出为 4-20MA模拟量信号苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司正常变桨正常变桨控制柜中的24V信 号经G插头的3脚 到三个轴箱，使 轴箱中的继电器 4K1线圈闭合得电 ，使主接触器4K2 线圈得电，驱动 器使能信号OK, 正常变桨。
控制柜中的24V信 号经G插头的3脚 到三个轴箱，使 轴箱中的继电器 4K1线圈闭合得电 ，使主接触器4K2 线圈得电，驱动 器使能信号OK, 正常变桨触发 驱动 器的 使能 信号主接触器正常变桨刹车接触器苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司5、低电压穿越5、低电压穿越后备电池电216VDC，电网电压掉电， 3S后5K1线圈失电断开电池开关苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司低电压穿越低电压穿越设置功能为过/欠压检测、相序检测过电压设置：480 表示电网电压大于480VAC设定值时，输出过压报警信号，辅 助触点断开，F1指示灯亮欠电压设置：320 表示电网电压小于320VAC设定值时，输出过压报警信号，辅助触 点断开，F2指示灯亮相序设置：15%表示相与相之间电压差不能60V，当超过60V时，输出报警信号苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司低电压穿越低电压穿越断电延时继电器， 设定值为3S三相电网电压监控继电器输出触点， 当此信号的24VDC断开的时候， 断电延时继电器延时3S后线圈失电苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司低电压穿越低电压穿越低电压穿越 回路苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司6、紧急顺桨6、紧急顺桨苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司紧急顺桨紧急顺桨91°限位开关95°限位开关 3S后断开苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司旁路回路旁路回路苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司四、主要元器件驱动器四、主要元器件驱动器电枢三相主电源后备 电池 电源苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司驱动器驱动器速度设定0～+/-10V速度反馈RS485通讯苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司驱动器驱动器19继电器输出BTB18驱动器 状态输出驱动器上电容预充电控制BY17旁路24V +/-10%24V 16外部供电外部电源参考地EGND15外部供电地错误状态复位，最大30VRST14驱动器复位使能输入， 最大30VRFG13驱动器使能最大输出24V/0.1APH12交流电源失效最大输出24V/0.1ALKK11冷却风扇控制电机电枢电流限流Id9限流8屏蔽设定转速和限流的参考地AGND7参考地0 . +/-10V 6设定转速屏蔽3参考地AGND20 . +/-120V 或0 . +/-10V转速值1实际转速反馈值说明名称端子 接线控制信号端子X2控制信号端子X2苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司驱动器驱动器动力线端子动力线端子UDC2后备电池通过整流管连到中间电路UD+1备用电源RB4连接到散热器上的制动电阻UDC+3制动电阻D-12输出0 ~ +400V, 连接电机励磁线圈D+11串联磁场输出-400V ~ 400V DC ,连到电枢线圈-UA-13连到励磁线圈整流器GL14电枢电源保护接地线PE8电源保护 接地连到励磁线圈整流器UA10输出-400V ~ +400V DC ,连到电枢线圈+UA+9电枢L35L263×400V AC , 50/60HzL17电源要求名称端子接线苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司驱动器驱动器状态定义状态定义控制处理器错误RFRF制动电阻过载RBRB设置参数超出允许范围PRPR中间电路过压OVOV电机电枢开路OPOP超速错误NHNH接地错误MSMS通讯处理器错误IOIO电机过载IMIM输出短路IKIKIGBT故障HFHF低压电源错误FVFVEEPROM出错EEEERAM出错CRCRCPU出错CP描述2位数码管显示CP描述2位数码管显示中间电路欠压UVUV编码器断线故障EMEM缺相错误UPUP散热器过温错误TKTK串行接口错误RSRS苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司驱动器驱动器运行状态信号运行状态信号输出电流减小到额定电流(35A)M输出电流减小到限流点(70A)C电流输出超过限流点(70A)‘C’ 闪烁显示的数据和输出电流成比例，和电机运转 方向无关0 ～ 9UA+电压 UA-电压 ， 电机顺时针转动R驱动器工作，没有显示错误信息驱动器工作，没有显示错误信息中间电路正常，没有欠压和过压+ +24V电源正常V驱动器锁定，没有显示错误信息说明2位数码管显示驱动器锁定，没有显示错误信息说明2位数码管显示苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司驱动器驱动器变桨驱动器（CONVERTER）的作 用是把三相交流400V电源转换为可 控直流电，从而达到驱动变桨直流 电机运行的目的。
驱动器要达到可控的目的，就需接 受来自外界的变量信号这些信号 包括直流电机速度反馈信号，驱动 器启动信号，速度给定信号等苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司驱动器驱动器动力线端子控制信号端子外部接线图外部接线图苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司充电器充电器变桨系统充电器安装于控制箱中，当变桨系统处于待机及运行状态时，控制 箱中的充电器通过B插头以15分钟循环对三个电池箱充电充电器指示灯定义如下： --Sensor：闪烁表示温度传感器正 常，熄灭表示温度传感器故障或超 出测量范围 --Charger battery ：长亮表示电 池与充电器连接正常，熄灭表示电 池与充电器故障或开路 --Uv/Ov：长亮表示电池电压正常 ，熄灭表示电池电压低于190VDC或 大于252VDC --Charging：亮表示开始充电，熄 灭表示停止充电苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司电机电机变桨系统直流串励电机是通过变 速箱直接驱动叶片的主动设备此变桨系统采用的是串励直流串励 电机，额定转矩为16Nm、20Nm、 24Nm、28Nm变桨直流串励电机主要由电枢绕组 ，励磁绕组，加热器，刹车，测速 发电机，冷却风扇以及编码器等组 成。
独立驱动风扇电机接口夹紧法兰轴/电枢转子苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司电机接口端子定义电机接口端子定义电机电枢电机励磁电机风扇电机刹车电机测速PTC温度传感器电机加热苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司电机编码器针脚定义电机编码器针脚定义Pin 1: DC 0VPin 2: data+Pin 3: clock+Pin 8: DC 24VPin 9: zeroPin 10: data–Pin 11: clock–机械复位编码器接口联轴器夹紧法兰苏州能健电气有限公司苏州能健电气有限公司PLCPLCRS485通讯模块PLC CPUPLC 电源模块PLC SS。