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1、风力发电机组的传动与控制博世力士乐北京华电天仁电力控制有限公司：风力发电机组中应用的驱动系统，必须满足许多特殊要求。除因气候原因产生的应力外，还必须保证风力发电机组能够满足各种风力载荷、更高的输出功率，结构紧凑的安装空间，以及装置重量轻便等技术要求。电动变桨电动变桨：实时跟踪风向，可随时驱动叶片，以保证叶片总是处于最佳的受风位置。除了可靠要求以外，位置的精确性极为重要。以液压或电机为动力的变桨驱动装置，可满足这些技术要求。电动变桨的技术特性：输出扭矩328KNm；传动比在60200之间；可选的锥齿轮系；坚固耐用的抗磨轴承；可配备电机附件；更换润滑油方便；运行噪音低，采用两级至三级的行星齿轮箱。
2、由于电机驱动的变桨驱动装置随着传动轴心不停地旋转，因此必须配有专用的密封系统。风电变桨控制系统是发电机组控制和保护的重要装置，是风机停机的主刹车系统，在风机启动过程中，变桨系统控制桨叶的角度以实现风机依靠风力自行启动，在风机正常运行过程中，变桨系统中桨叶角度以实现达到额定风速后风机维持满负荷稳定运行，不过载，在风机正常或紧急停机时，变桨系统控制桨叶转到预定安全位置，实现空气动力刹车，确保风机运行安全。变桨系统由一个中央控制器或三个本地控制器构成。编码器端子模块适用于各种桨叶角度传感器。实时跟踪风向的偏航系统：如果风向发生一定的变化，则传感器把检测到的信号传输到控制系统，控制偏航驱动装置将机舱定
3、位到合适的位置，装置由4级行星轮系构成，配备有电机和输出小齿轮。4级行星轮可提供大的传动比以实现高精度的传动。输出扭矩8150KNm，传动比范围7002000，润滑油同更换方便。通常在风改变其方向时，风机一次只能偏转几度。刚柔并济的传动链制动器及偏航制动器，电液制动器可将风力发电机停在预定的位置，并且自动与转子制动销配合。出于安全目的的机械锁紧装置。偏航系统共有两个功能：使风轮跟踪风向的变化；当风机由于偏航使机舱内的电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。传感器有电缆缠绕传感器和风速风向仪。整机控制系统组成：Ingeteam、济南中油西瓦克电气控制有限公司变频器（变流器，采用脉宽调制、数字信号处理控制器
4、）、电子控制设备（PLC提供先进的性能，输入输出信号处理能力强）、发电机、变桨系统、偏航系统、风电场管理系统（所有风场全 部集中于一个独立系统）变频器：采用DSP微处理器；转子或定子矢量控制技术，有功和无功功率完全控制，频率5060HZ的发电机控制，符合电力品质和EMC兼容标准，满足电网连接标准，设计电压范围480V690V，总谐波失真小于3，内置滤波器，部件包括电机和电网侧断路开头器。发电机：生产采用高品质材料、绝缘和防护系统，以保证符合国际标准和绝对可靠、低维护和高性能的设备。发电机采用双馈异步和永磁同步发电机，绝缘等级H级，双馈电机电压690V15KV，永磁电机690V4.6KV。电子控
5、制系统：（将一个尖端技术融入一个紧凑和强大系统中，根据用户需要定制基于PLC系列的控制解决方案）包括以下控制内容：风力发电机组的起动、停止和数据采集以及基本运行的连锁控制；设备运行过程状态检测和保护；交流设备并网控制；偏航控制系统及解缆控制功能；功率控制功能；变桨控制；主控系统采用开放式平台，极速的CPU处理速度，实现复杂的数学运算，强大的实时多任务功能，标准通用模块便于I/O扩展。风场网络监控系统：基于实时以太网的风场实时网络监控系统可以实现不同设备间的数据交换。由于风场采用的是分布式通讯管理系统，因而不需独立风场主站。风场网络集成了变电所、变电站和气象风标等数据。风力发电测试系统：测试变流
6、器、减速机和发电机，测试依据是风场的测试数据，可同时测试变桨和偏航系统。测试功能：基本功能（部分负载、额定工况、过载、故障）、验证风机的低电压穿越能力、功率特性的测试及认证、验证风机的运行速度范围、风电机组运行软件及控制模式的测试及评估、风机电网保护系统的功能验证、测试机舱旋转部件在主轴径向载荷作用下的表现、电网特性验证、切入风速启动、额定或更高风速下的启动、同步并网。液压系统：博世力士乐液压系统采用蓄能器回路，动力单元开启后，系统和蓄能器建压，当系统压力达到压力开关的最高设定值时，液压泵停止工作，系统所需的压力由蓄能器提供，当系统压力降至最低压力设定值时，动力单元重新启动，为系统及蓄能器再次
7、补压。齿轮箱和液压系统齿轮箱采用螺旋齿轮系组合，齿轮的外齿采用表面硬化处理工艺，采用高强度的抗磨轴承，行星轮系轴承采用强制润滑，配有压力与温度传感器。 主动型刹车雪佛龙（中国）投资有限公司：主动型刹车：当液压系统向刹车供压时，主轴被制动。正常情况下，电磁阀处于得电状态，刹车块卸压，电磁阀失电时，系统向刹车块供压，主轴被制动。安全失效：是指当系统不向刹车块供压时，刹车块在弹簧力的作用下，对主轴制动，正常情况下，电磁阀处于得电状态，当电磁阀失电、刹车块卸压时，刹车片在弹簧力的作用下将主轴制动。作用：保护风力发电机的主要部件，防止磨损、腐蚀及污染。主要产品有：齿轮油、液压油和冷却液。结冰探测器大连尚
8、能科技发展有限公司：结冰探测器是专为探测风力发电机放置桨叶上的结冰情况而设计的。从结冰桨叶上坠落的冰块会对风力发电机附近的建筑和人员产生危害。此外，桨叶结冰结冰不仅会降低风力发电机的发电效率，还会增大风机的运行负荷，从而导致整机维护成本明显提高。此外还有各种工控产品。大型风能变流器阳光电源股份有限公司：科孚德机电（上海）有限公司：全功率风能变流器内部结构组成：并网柜、电抗器拒、主电路柜、控制柜；其中电抗器拒和主电路柜组成功率柜。并网柜：是网侧、机侧电缆与变流器连接的单元，同时也具有滤波、共模电压吸收、实时电压检测，软交网及防雷等功能。功率柜中电抗柜中包含了LCL交流滤波单元抑制交流电压畸变和电
9、流谐波，减小变流器向电网产生的干扰，使变流器满足并网电能质量的要求。主电路柜包含了交流器核心器件，网侧、机侧模块以及相应的直流支撑电容等。控制柜：控制部分由高速数字信号处理器（DSP）和PLC共同组成。DSP实现逻辑控制及PWM控制。全功率风能变流器由网侧变流器、机侧变流器两部分组成，二者通过中间的直流环节连接，构成一个背靠背/交直交四象限运行交流器。发电机产生幅值频率均变化的交流电，通过机侧变流器整流为直流，经直流支撑电容稳压后输出送至网侧变流器，控制系统通过矢量控制技术（PWM）将直流电转换为频率幅值稳定的交流电，馈入电网。完善的保护功能以及先进的控制技术保证变流器运行的安全、可靠，并对电
10、网的冲击降至最小。性能特点：先进的控制技术，确保低风速下保持较高的能量转换效率；额定功率时能量转换效率大于97，独立温控单元，强迫冷却，冷启动加热逻辑，适应较宽的温度范围；支持低电压穿越技术。低电压穿越撬棒电路：要求变流器具有低电压穿越功能，即在电网电压瞬间跌落时，仍能并网运行的场合，必须配置撬棒电路。它主要由控制单元、大功率IGBT和卸荷电阻组成。当电网出现电压跌落时，根据控制算法的计算结果和实际交流侧电压，决定其是否动作，消耗多余的能量以维持交流器本身安全。全功率风能变流器励磁电源：励磁电源是为电磁同步发电机励磁线圈提供电源的装置。励磁电源直接控制发电机的输出端电压，其运行性能直接关系到风
11、能变流器的运行安全，因此，在风能变流器中发挥着重要的作用。励磁电源主要由DSP控制核心、发电机输出端口电压采样电路、励磁电压与电流采样、H桥逆变电路、通讯接口电路等组成，系统采用双环控制策略，可以保证在不同转速条件下提供发电机所需的励磁电流，从而使发电机定子电压按规定工作曲线而改变。发电机：西安盾安电气有限公司雷电保护、接地、等电位联结和浪涌保护艾力高（ERICO）功能：在一个已知和选择点来截获雷电；安全地把这种雷电传到地面；将能量消散到接地系统，把所有的接地点联贯在一起；保护设备免受交流电力馈线入浸暂态波破坏；保护低压数据/通讯电路。接地的必要性：保护人员安全，保护设施和设备无意识地接触到带
12、电导体，保证电力系统最大安全，使之不受故障和雷电影响。设计时需要考虑以下几点：高州作用；高州设计寿命；土壤电阻率；土壤的自然腐蚀性；场地面积和形状；目前的建筑物和它们的接地系统；季节因素和温度因素；道路和公共设施；临近设施和电力系统；近期增加设备因素等。风电主控系统北京和利时自动化驱动技术有限公司：风电主控系统：由CPU模块、I/O模块、通讯模块、计数模块、电源模块、背板和HMI组成。主控站：安装于风电机组塔筒底部，与机舱站通过现场总线进行通讯，与远程监控系统和人机界面通过工业以太网进行通讯；对风电机组进行整体运行进行控制和监测；通过现场总线实现与变桨系统和变流系统的通讯。机舱站：采用远程I/
13、O，用于采集电网电量信息，记录风向、风速、发电机转速及温度等数据，控制偏航、扭缆。机舱站通过光纤介质与塔底主控站进行通讯。人机界面：安装于风电机组塔底和机舱，通过工业以太网与主控制器通讯，用于完成系统运行状态控制和显示、风电机组参数设置、历史数据的查询和统计、故障记录的查询等工作。通过设置用户访问权限，保证风电机组操作的安全可靠。以太网交换机：将每台风电机组数据，通过光纤介质发送到中央监控系统中。风电机组之间的环状拓扑结构啬了系统的可靠性。CPU模块：是整个系统的核心，用于执行用户程序，处理本地I/O和过程数据，通过现场总线控制分布I/O。内置有PROFIBUSDP接口和以太网接口。扫描周期1
14、0ms。I/O模块：用于DI/DO以及AI信号处理，包括直流DI、继电器/晶体管型DO、电流/电热阻型AI、电量采集模块等。通讯模块：CANopen主站通讯模块；PROFIBUSDP通讯模块；串口通讯模块；光纤通讯模块。计数模块：用于计算主轴转速及高速轴转速。背板：用于安装所有模块，并提供CPU与其它模块之间的数据通讯总线。背板包括本地背板和扩展背板，本地前缀板用于安装CPU模块、I/O模块、通讯模块，扩展背板用于安装通讯模块、I/O模块、计数模块等。塔底站使用本地背板，机舱站使用扩展背板。机舱站控制器功能：风速和风向测定、发电机转速测定、液压系统控制、齿轮箱控制、高速轴刹车控制、偏航系统控制
15、、发电机控制、润滑系统控制、塔底主站数据交换、变桨系统数据交换、UPS供电、机舱振动监控。塔底站控制器功能：控制柜温度监控、UPS供电、安全链输入、三相电数据采集、变流系统数据交换、HMI通讯、SCADA通讯、机舱站数据交换、软件调试。CPU模块：是系统的核心，它与I/O模块、通讯模块、特殊功能模块等构成一套完整的PLC硬件系统。CPU模块负责执行“读输入程序执行处理通讯请求自诊断写输出读输入”工作循环。数字量输入模块：LK610，可实现对16路的直流数字量输入信号进行处理，与CPU的通讯和数据交换采用PROFIBUSDP总线。数字量输出模块（晶体管输出）：LK710，可实现对16路的直流数字
16、量输出信号进行处理，与CPU的通讯和数据交换采用PROFIBUSDP总线。数字量输出模块（继电器输出）：LK720，可实现对8路无源常开角点的继电器输出信号进行处理，与CPU的通讯和数据交换采用PROFIBUSDP总线。模拟量输入模块（电流型）：LK411，可实现对8路电流输入信号进行处理。LK411不对变送器供电，连接二线制变送器时需要单独用现场电源给变送器送电。与CPU的通讯和数据交换采用PROFIBUSDP总线。模拟量输入模块（热电阻型）：LK430，可实现对6路热电阻输入信号进行处理。与CPU的通讯和数据交换采用PROFIBUSDP总线。电量采集模块：LK420，测量电量参数包括电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率
