1、SL1500電控系統(tǒng)介紹華銳風電科技（集團）股份有限公司研發(fā)二部SL1500電控系統(tǒng)介紹目錄1.SL1500機組電控柜簡介 22 .電控系統(tǒng)主要組成 22.1控制系統(tǒng)主要分為三部分 32.2偏航系統(tǒng)52.3制動器單元 82.4油冷系統(tǒng)92.5水冷系統(tǒng)102.6變頻系統(tǒng)122.7變槳體統(tǒng)162.8電池系統(tǒng) 182.9安全鏈192.10雷電保護2024 / 211.SL1500機組電控柜簡介SL1500機組控制柜主要分為機艙控制柜、 變槳控制柜、塔基控制柜和電池柜，低溫 型機組還包括加熱器控制柜機艙控制柜由三大部分組成，包括電源柜、控制柜和變頻柜（即：NCC300巨、NCC310 柜和NCC320

2、柜，柜內(nèi)主要部件見下圖。卜 NCC3XE機艙變頻器機柜丿+ NCCiOO.+ NCC"h690VAC動力電路”控制系統(tǒng)"孌頻器連揍到變質(zhì)禺PLC、控制直板”4->AMSC變頻器.定子接觸器+接觸繼電器"LSC電網(wǎng)側(cè)功率變頻器-這接到定子"開狂朋C電機側(cè)功星變頻器電容*避番保護"UPS 系CrfiwbM過流保護）"400VAC鋪助電路-健貯變頻器及電壓" 泵+鳳扇*除了電池之外的削源F底頻濾波變槳控制柜位于輪轂內(nèi)部，分成 HC400 HC410和HC420三個，配合PLC控制三個 葉片動作。柜內(nèi)主要包含變槳變頻器、濾波電

3、源、整流橋、繼電器等電氣元件。塔基控制柜主要包括PLC電源、交換機（ABB機組有兩個，小交換機與機艙通訊， 大交換機與遠程通訊）。2 電控系統(tǒng)主要組成電控系統(tǒng)主要由以下部分組成:? Co ntrol控制系統(tǒng)? Yaw偏航系統(tǒng)? Brake 制動器? Oil 油冷系統(tǒng)? Water 水冷系統(tǒng)?Co nverter變頻系統(tǒng)? Pitch 變槳系統(tǒng)? Battery電池? Safety Chain安全鏈? Other其他2.1控制系統(tǒng)主要分為三部分:? 通信回路? 控制面板? 遠程WPM通訊回路主要指PLC變頻器、AI/DI模塊、控制面板、傳感器及遠程監(jiān)控系統(tǒng)等之間的通訊線路。PLC與偏航變頻器、變

4、槳變頻器、功率變頻器間采用CAN總線通訊,PLC與交換機間采用Ethernet網(wǎng)線通訊，機艙與塔基、塔基與遠程間采用Ethernet(Fiber optics )光纖通訊。機艙通訊回路示意圖如下:NACELLE湖 ilXll一EMMIUJ宀冃14- 一nU玄石比HUBooHtdnal,齊pi即 iii" nC i!>'i sii .iii i !I rR i 岸 Pi皆 nr Garwrtar丁廠¥SUVE©orgilMi 1Gh f h*Mrbr| 3'Pt?hPRch3* m M:WQN ncrGl Hii Cumrl&

5、;i塔基及遠程通訊回路示意圖如下:8-GROUND Cll'ifj-Lhr07WT97TOWER BASEI控制面板除了能夠控制機組啟停外，還能控制各個子系統(tǒng)的運行，并且能夠監(jiān)視實 時數(shù)據(jù)、查詢發(fā)電量等信息。WP主要用于遠程監(jiān)控，除了具備控制面板具有的一般功能外，它還具有下載和查 詢機組歷史數(shù)據(jù)、功率曲線等功能。監(jiān)控系統(tǒng)登入權(quán)限見下表，狀態(tài)數(shù)字越小，登入權(quán)限越高，如果高級別的權(quán)限登入 后沒有按退出命令，必須等待10分鐘才會自動退出，低級別的用戶才能登入。如果處 于遠程禁止狀態(tài)，則遠程WPM口虛擬面板都將無法操作。登入狀態(tài)（Login狀態(tài)）解釋S5機組處于手動模式S10機艙登入S20塔基

6、登入S25遠程禁止S30虛擬面板登入S35WPM登入S99系統(tǒng)退出功率曲線反應(yīng)了機組不同風速情況下的發(fā)電量曲線圖，是機組的重要技術(shù)指標之WPM功率曲線圖中，橫軸代表風速，縱軸代表功率，綠色條形圖表示風頻，紅色曲線就是機組的功率fl/ Vfi.1 J.1H 丄 7 S 1 hd ttMc2.2偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng)的功能是什么？- 在安裝時配合葉輪吊裝- 調(diào)整機艙方向，最大限度的吸收風能偏航系統(tǒng)的組成：- 風速風向儀- 偏航變頻器- 偏航電機- 旋轉(zhuǎn)編碼器偏航系統(tǒng)工作情況：- 偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機的動作- 四個偏航電機統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達到偏航目的- 偏航計數(shù)器對偏航角度進行計算，反饋報警

7、信號- 左右方向偏航極限 700度限制報警工作概況：-SL1500風力發(fā)電機組使用的是超聲波風速風向測試儀。- 風速儀可以各種環(huán)境下測量風速、風向、和外界溫度，并通過防雷模塊（輸入接風速儀、輸出接接口）、串行通訊數(shù)據(jù)線傳給從屬PLC- 通過對風向的測試，確定風力發(fā)電機組與正風向之間的夾角。- 通過對風速的檢測，從而限制風力發(fā)電機組的工作狀態(tài)偏航變頻器：? 偏航變頻器與從站 PLC連接，使PLC通過CAN總線與偏航變頻器通訊。? 偏航變頻器內(nèi)部有獨立的程序，PLC內(nèi)對偏航變頻器有一定的設(shè)置程序。? 偏航變頻器的CAN總線設(shè)置開關(guān)設(shè)置為 of。? 偏航變頻器需要380VAC，經(jīng)過PLC的程序要求，

8、控制偏航變頻器動作。? 程序傳輸需要注意的是，在下載完程序后，需要重新啟動變頻器！嚴禁帶電插拔數(shù)據(jù)線!偏航電機：? 偏航電機的額定工作電壓是380VAC,額定轉(zhuǎn)速為1350rpm （不同廠家的不一樣），額定功率 2.2kW? 偏航電機通過偏航齒輪箱與偏航大齒圈咬合。? 偏航電機有溫度控制開關(guān)保護電機在正常溫度范圍內(nèi)工作。（90度報警）? 剎車反饋，告知系統(tǒng)偏航電機剎車是否打開（正常情況是：偏航時打開，不偏航時關(guān)閉）垃基3 E世譏Ifb&ikfc Strife*Ek Is JXi hi*血 dfb.紙gh 評！ TTE ?i沾4:罪圮土ya'r :r:* G凸輪開關(guān)（偏航解纜器）

9、： 凸輪開關(guān)主要執(zhí)行兩個任務(wù)-第一，檢測機艙偏航超出工作位置。 -第二，計算偏航旋轉(zhuǎn)角度。凸輪開關(guān)的調(diào)試方法:? 檢查風機塔筒的動力電纜是否完全垂直，在動力電纜完全垂直的情況下設(shè)置凸輪開關(guān)的零 位置，設(shè)置方法：? a.打開偏航解纜傳感器，由外至內(nèi)分別是4號、3號、2號、1號凸輪，調(diào)整控制4號凸輪（左右信號）位置的螺絲，使4號凸輪位置的正視圖如右圖所示，且凸輪邊緣恰好與觸點接觸。? b 調(diào)整1號凸輪（右轉(zhuǎn)解纜信號），將白色小齒輪順時針（俯視）旋36圈，使4號凸輪位置的 正視圖如右圖所示，且凸輪邊緣恰好與觸點接觸。? c.調(diào)整3號凸輪（告警信號），將白色小齒輪順時針（俯視）旋2圈,調(diào)整3號凸輪螺絲

10、，使凸 輪從逆時針（俯視）方向與觸點接觸。? d將白色小齒輪逆時針旋 38圈，4號凸輪回到0位置。? e調(diào)整2號凸輪（左轉(zhuǎn)解纜信號）,將白色小齒輪逆時針（俯視）旋36圈，使2號凸輪位置的正 視圖如右圖所示，且凸輪邊緣恰好與觸點接觸。? f.將白色小齒輪逆時針（俯視）旋2圈，調(diào)整3號凸輪螺絲，使凸輪從順時針 （俯視）方向與觸 點接觸。38圈，4號凸輪回到0位置。注意事項：1調(diào)凸輪開關(guān)的時候，一定要在電纜完全垂直的情況調(diào)；2.設(shè)置凸輪盤位置的時候，為避免不到600度就報極限 位置警告，建議按照調(diào)試方法逐步調(diào)節(jié)；3調(diào)完后，四個位置信號必須逐個測試，按鈕觸發(fā)時， 驗證對應(yīng)的功能是否正常。2.3制動器單

11、元為什么我們需要制動器？應(yīng)用于以下情況：- 過速- 緊急停機- 風機進行維護時- 為了鎖上葉輪鎖剎車壓力傳感器一 剎車調(diào)整傳感器-剎車打開反饋-剎車調(diào)整反饋剎車警告?zhèn)鞲辛F-剎車片磨損報警'2.4油冷系統(tǒng)油冷的目的是什么？- 為齒輪箱潤滑- 冷卻齒輪油組成- 齒輪箱- 油冷泵、過濾器、溫度傳感器- 油冷風扇工作情況- 到齒輪箱和冷卻系統(tǒng)分兩套回路- 由參數(shù)的設(shè)定而決定油路Pump iiinir潤滑流；40L/min2.5水冷系統(tǒng)為什么要有水冷系統(tǒng)？-對發(fā)電機、變頻器、機柜進行冷卻。-組成-水泵、溫度感應(yīng)模塊或三相閥-沒有風扇的冷卻器-沒有過濾器-傳感器：冷水溫度、熱水溫度、水壓力-狀況-

12、溫度感應(yīng)模塊或三相閥在軟件中不起作用IY(jce*/e CojjvwrefCCJjtxGvnEratcir雀 IHUi O'. I'm riE* -HE £ -ruJLL«M8U? 一 T_ Ji BUS廠慕左旻- - .r MIL so? 1Mi三咱購Y潔壓罐&-1壓力開關(guān)-壓力表-溫度恬定赭2.6變頻系統(tǒng)變頻柜內(nèi)主要包括變頻器、濾波電阻電容、電抗、網(wǎng)側(cè)接觸器、磁鐵環(huán)、Crowbar單元等等。jlJIf$發(fā)電機用變頻器：? 硬件上，發(fā)電機用變頻器為IGBT整流變頻器，SVPWM （空間矢量脈寬調(diào)制 ）技術(shù)。? 發(fā)電機側(cè)變頻器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子相連。? 功

13、率容量上，兩倍于網(wǎng)側(cè)變頻器。? 軟件上，發(fā)電機側(cè)變頻器采用矢量控制，接受來自發(fā)電機的速度反饋并進行解藕。 電機側(cè)變頻器功能：? 發(fā)電機力矩控制? 功率因數(shù)調(diào)節(jié)? 發(fā)電機同步? 速度監(jiān)視? Crowbar 觸發(fā)電網(wǎng)側(cè)變頻器功能：? 控制DC母線? 預(yù)充電? 線路濾波同步處理? 電網(wǎng)監(jiān)視變頻器具有以下特點：? 系統(tǒng)元件按20年使用壽命設(shè)計。系統(tǒng)可在恒定的轉(zhuǎn)矩或功率下工作，突變轉(zhuǎn)矩和 作用在機械部件上的合力被有效地減到最小，因此使用壽命更長。? 變頻器可以通過控制柜上的按鈕、PC機或者自動控制系統(tǒng)來操作。當發(fā)出啟動信號時，變頻器可在設(shè)定的速度范圍內(nèi)自動運行或者由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)控制變頻器自

14、動運行。? 緊湊、體積小。? 防護等級為IP55，有效的防塵防水。? 冷卻系統(tǒng)采用空水冷冷卻方式。功率變頻器內(nèi)部通過位于柜側(cè)的空氣-水換熱器進行冷卻。此外在功率變頻器內(nèi)有一套專門冷卻功率半導體的空氣-水換熱器。有效 散熱、防止變頻器溫度過高，保護器件和系統(tǒng)。變速恒頻發(fā)電機組具有以下優(yōu)點：-雙饋異步發(fā)電機只處理轉(zhuǎn)差能量就可以控制電機的力矩和無功功率，降低了變頻器的造價。變頻器的容量僅為總機組容量的1/3左右。在最大輸出功率時，轉(zhuǎn)子和定子共發(fā)出1.5MW的電能。因此，雙饋異步發(fā)電機產(chǎn)生的諧波要比所有功率都經(jīng)逆 變器流入電網(wǎng)的同步電機或異步電機變速系統(tǒng)小得多。-轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié)，調(diào)速范圍為發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速

15、的33.3%。降低控制系統(tǒng)成本、減少系統(tǒng)損耗，提高效率。-功率因數(shù)可調(diào)，發(fā)電機組具有無功功率控制能力，功率因數(shù)可恒為1。根據(jù)需要，功率因數(shù)可在額定電壓下最大達到容性0.95，感性0.90。-低風速時能夠根據(jù)風速變化，在運行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風能；高風速 時儲存或釋放風能量，提高傳動系統(tǒng)的柔性，使功率輸出更加平穩(wěn)。-先進的雙PWM變頻器，實現(xiàn)四象限運行。-變速恒頻技術(shù)大幅延長了核心部件的使用壽命，同時顯著提高發(fā)電量。直驅(qū)發(fā)電機能量流圖變頻器發(fā)電機功率損耗功率損耗93.2%電網(wǎng)雙饋感應(yīng)電機能量流圖雙饋異步發(fā)電機的工作原理：雙饋異步發(fā)電機定子繞組直接和電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組和頻率、幅值、相位都

16、可以按照要求進行調(diào)節(jié)的變頻器相連。變頻器控制電機在亞同步和超同步轉(zhuǎn)速下都保持發(fā)電狀態(tài)。在超同步發(fā)電時，通過定轉(zhuǎn)子兩個通道同時向電網(wǎng)饋送能量，這時脈沖整流器相當于逆變器將直流側(cè)能量饋送回電網(wǎng)。在亞同步發(fā)電時，通過定子向電網(wǎng)饋送能量、轉(zhuǎn)子吸收能量產(chǎn)生制動力矩使電機工作在發(fā)電狀態(tài)。這時脈沖整流器相當于整流器從電網(wǎng)吸收能量。發(fā)電機的轉(zhuǎn)速范圍是1000到2000rpm,同步轉(zhuǎn)速是1500rpm。定子電壓等于電網(wǎng)電壓。當發(fā)電機以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)差率為零，轉(zhuǎn)子電壓為零。傳統(tǒng)的風力發(fā)電機組采用鼠籠型異步發(fā)電機或同步發(fā)電機經(jīng)整流、逆變后發(fā)電的結(jié)構(gòu)型式，其中鼠籠型異步發(fā)電機因需要交流勵磁裝置供電，造成功率因數(shù)下

17、降。而雙饋感應(yīng)發(fā)電機（DFIG）具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高、變頻裝置容量小、投資小、增強電網(wǎng)穩(wěn)定性等優(yōu)點。在電網(wǎng)發(fā)生 擾動時，雙饋電機系統(tǒng)可以通過快速改變轉(zhuǎn)子側(cè)頻率的方法補償電網(wǎng)擾動的目的。轉(zhuǎn)差能量可 以被饋入電網(wǎng)或者從電網(wǎng)吸收，而不是被消耗。這一點正是提高風力發(fā)電機效率的關(guān)鍵。風機并網(wǎng)時發(fā)電機和變頻器如何動作：當風機達到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，此時變頻器迅速實現(xiàn)各種狀態(tài)的切換，由預(yù)充電到網(wǎng)側(cè)變頻器啟動到機側(cè)變頻器啟動到同步，最后至并網(wǎng)。當變頻器啟動到同步狀態(tài)時，通過變頻器吸收電網(wǎng)能量給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁，從而調(diào)整發(fā)電機定子側(cè)的感應(yīng)電壓，此時變頻器會檢測電網(wǎng)電壓與發(fā)電機定子電壓，如果二者頻率、相位、幅值基本一致，

18、那么變頻器就會給定子接觸器一個 動作信號，實現(xiàn)最終并網(wǎng)。發(fā)電機三相繞組平衡：正常情況下，如果三相繞組平衡，那么三相繞組的相電流也是平衡的，一旦繞組不平衡， 導致相電流不平衡，繼而導致相間電流流動，即故障電流產(chǎn)生，最終導致發(fā)電機過流。PM300C變頻器和低電壓穿越：PM3000變頻器是美國超導生產(chǎn)的 PM1000變頻器的升級版，其功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)與PM1000大同小異，各測量、反饋線路沒有改變，只是各部件容量均有提高，使其運行更穩(wěn)定。外形變化 較大，由原來的機側(cè)、網(wǎng)側(cè)變頻器分體結(jié)構(gòu)改為一體結(jié)構(gòu)，這樣減少了機側(cè)、網(wǎng)側(cè)變頻器的外 圍通訊，大大降低通訊故障的產(chǎn)生。低電壓穿越一般來講定義為在電網(wǎng)電壓突降情

19、況下風機可以保持與電網(wǎng)連接的特性。按照國外的標準，當電網(wǎng)電壓下降到25%寸，風機可以承受 625ms,如果在3s內(nèi)電網(wǎng)電壓能夠恢復到90%那么風機就可以繼續(xù)運行。無功補償：電力系統(tǒng)中的變電所或直接在電能用戶變電所裝設(shè)無功功率電源，以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減小網(wǎng)絡(luò)損耗和改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，這種技 術(shù)措施稱為無功功率補償。無功功率會造成電網(wǎng)電壓升高或降落，卻不能做出有效的功。因而 需要對無功功率進行補償。一般電網(wǎng)中感性元件較多，所以變電所都會安裝大量容性裝置來平 衡，使功率因數(shù)接近 1,提高有功功率的利用率。2.7變槳體統(tǒng)為什么要有變槳系統(tǒng)？? 在風速小于目

20、標風速時，通過調(diào)整葉片角度，來得到最佳的發(fā)電功率。? 當風速大于目標風速時，變槳系統(tǒng)調(diào)節(jié)葉片角度，控制風機的速度和功率維持在一個最優(yōu)的水平。? 當安全鏈斷開的時候，把葉片轉(zhuǎn)到順槳位置（安全運行），把風輪當成一個空氣動力學的剎車來使用。? 利用風和葉輪的相互作用，減小擺動從而將機械負載最小化。變槳系統(tǒng)如何控制轉(zhuǎn)速：當風速大于目標風速時，變槳系統(tǒng)調(diào)節(jié)葉片角度，控制風機的速度和功率維持在一個最優(yōu)的水平。在風速小于目標風速時，通過調(diào)整葉片角度，來得到最佳的發(fā)電功率。禾U用風和葉輪的相互作 用，減小擺動從而將機械負載最小化。每一個葉片用獨立的變槳電機帶動，受獨立的變槳變頻器控制其轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)葉片在順槳

21、位置和工作位置間連續(xù)性的動作。葉片的移動角度由PLC中的功率控制算法計算得出后通過CAN總線通訊傳遞給變槳變頻器實現(xiàn)最終動作。功率控制算法的最終目的是使風機達到最佳的功率輸出。3-OOVACBirrrw y Bcurm Yirw ConvertorHui>廠ft (th Mol ofPitch MotorPitch CorrVefitf Blad 3Cvlivrter Blade 1Power SupptyUnitCANo-pQnPitch Motor1PLC的命令，根據(jù)3個變槳電機如何實現(xiàn)同步:變槳電機雖然由各自的變槳變頻器控制動作，但是三個變槳變頻器接受同一PLC中的功率控制算法計算出的期望角度，三個電機同時做出相應(yīng)動作。一旦有某個電機由于其它原因與另外兩個電機產(chǎn)生一定角度差，那么PLC會同時對三個葉片進行調(diào)整，即重新回到基準位置而后重新啟動。變槳電機單向剎車的工作原理：變槳系統(tǒng)存在一個安全鎖的保護系統(tǒng)，當運行過程中變槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障使葉片停留在某一工作位置時，電機剎車也同時吸合，但電機剎車為單向制動，它會阻止葉片向工作位置移動。當外力足夠大時，葉片會自動