SL1500系列風力發電機組電控系統知識

電控系統的作用：保證風電機組安全可靠運行獲取最大能量提供良好的電力質量*3電纜（1）690V的動力電纜

3根/組×5（組）＝15根 動力電纜

1根 零線電纜 規格：1×150（mm2） 通過壓緊電纜接頭，連接到風力發電機組 零線在塔基接地環連接時，不能與從機艙的零線接于同一個點。（2）塔筒照明以及插座 一個5芯的電纜（具體幾芯參考接線方式） 規格：5×2.5（mm2

）（3）機艙電源 一個4芯電纜 規格：4×16（mm2

） （4）塔基電源 一個3芯電纜 規格：3×1.5（mm2

）（5）用于遠程通訊的光纖（數量由通信方式決定）（6）機艙加熱器電源線（低溫型） 一個4芯電纜 規格：4×16（mm2

）*4相關參數由箱變到風力發電機的電壓是690V，允許浮動范圍10％頻率是50Hz，允許浮動范圍±2Hz。690V電纜對地、相間絕緣電阻測量時打到1000VDC的檔位上，測量值保持1MΩ以上1分鐘為符合400V和230V的電路打到500VDC的檔位上，測量值保持0.5MΩ以上1分鐘為符合。電控系統主要由以下部分組成：控制系統偏航系統制動系統油冷系統水冷系統變頻器變槳系統電池系統安全鏈其它系統

＋NCC3×0機艙控制柜＋NCC300690VAC動力電路定子接觸器線路保險避雷保護400VAC輔助電路偏航變頻器繼電器等＋NCC310控制系統PLC控制面板接觸繼電器開關UPS系統除了電池之外的電源＋NCC320LSC電網側功率變頻器GSC電機側功率變頻器Crowbar單元濾波單元等網側接觸器柜內電氣元件分布控制系統控制系統主要分為三部分：通信回路控制面板遠程WPM遠程WPM軟件的操作方法和現場的控制面板基本一致，建議在掌握控制面板的使用方法后再學習PWM軟件的使用。通訊回路控制系統控制面板優點只有一個接口 機艙控制柜NCC310外側連接到主站PLC

塔基控制柜TBC100外側連接到塔基PLC不需要額外的操作軟件可以簡便地更改PLC的算法簡單、使用、可靠控制系統可以操作的對象：風機的啟動、停止變槳的啟動、停止剎車的啟動、停止變頻器的相關操作偏航的操作油冷系統的操作水冷系統的操作加熱系統的操作控制面板控制系統可以查看的參數信息風機所處的狀態運行、停機、故障查看即時的故障信息故障代碼、簡單描述各個設備的即時參數溫度、電壓、角度各個設備所處的狀態啟動、停止信息的記錄發電量、發電時間、耗電量控制面板控制系統控制面板控制系統登陸等級控制系統菜單內容控制系統控制面板操作手冊-中文.pdf控制系統WPM遠程的WPM操作有Server、Local組成Server版本用于整個風場的管理Local版本用于單個風機的管理其操作方法和使用控制面板基本一致控制系統主程序界面控制系統

群操作控制系統風機狀態發電狀態不在線狀態故障狀態控制系統

查看某臺風機的詳細信息單擊主界面內某臺風機即可控制系統某臺風機主界面控制系統命令欄詳細信息控制系統實時數據POWER一分鐘有功功率WINSPE一秒鐘平均風速IWINFIL五分鐘平均風速控制系統Spe.Con發電機檢測速度Spe.Rot輪轂檢測速度速度控制系統

變槳Ihub１ＨubTor變槳１電機力矩Ihub２ＨubTor變槳２電機力矩Ihub３ＨubTor變槳３電機力矩HubPos001 葉片1角度HubPos002 葉片2角度HubPos003 葉片3角度控制系統

溫度控制系統服務

控制系統故障

控制系統

警告

控制系統歷史數據主界面

控制系統歷史數據-故障

控制系統歷史數據-故障

控制系統

歷史數據-總計數器

控制系統歷史數據-功率曲線

風頻發電量控制系統

歷史數據-月功率曲線

發電量風頻控制系統電控系統主要由以下十個部分組成：控制系統偏航系統制動系統油冷系統水冷系統變頻器變槳系統電池系統安全鏈其它系統偏航系統偏航系統的功能是什么?在安裝時配合葉輪吊裝調整機艙方向，最大限度的吸收風能組成風速風向儀偏航變頻器偏航電機旋轉編碼器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一協調工作，達到偏航目的偏航計數器對偏航角度進行計算，反饋報警信號左右方向偏航極限700度限制報警偏航系統風速風向儀工作概況工作原理信號采集和通訊協議偏航系統工作概況SL1500風力發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）、串行通訊數據線傳給從屬PLC。通過對風向的測試，確定風力發電機組與正風向之間的夾角。通過對風速的檢測，從而限制風力發電機組的工作狀態偏航系統工作參數風速范圍 0～65m/s精度 ±0.1m/s <=5m/s

±2％ >5m/s風向范圍 0～360°精度 ±1.0°

溫度范圍 -40～+70°C精度 ±5.0°C

加熱功能偏航系統風速風向儀工作概況工作原理信號采集和通訊協議偏航系統*46功能： 測量風速 測量風向 測量溫度 防雷保護

自動偏航的前提！！！！

*47串口通訊（RS422到RS232）工作原理偏航系統工作原理安裝位置、溫度測量偏航系統偏航系統的功能是什么?在安裝時配合葉輪吊裝調整機艙方向，最大限度的吸收風能組成風速風向儀偏航變頻器偏航電機旋轉編碼器偏航系統偏航系統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。偏航變頻器內部有獨立的程序，PLC內對偏航變頻器有一定的設置程序。偏航變頻器的CAN總線設置開關設置為off。偏航變頻器需要380VAC，經過PLC的程序要求，控制偏航變頻器動作。偏航系統程序的傳輸在下載完程序后，需要重新啟動變頻器！嚴禁帶電插拔數據線！！偏航系統偏航變頻器偏航變頻器有兩種不同的操作狀態：PLC模式偏航變頻器在PLC模式下工作，由PLC經過CANopen將相關頻率和啟動/停止命令傳輸。相關設置的信號決定了偏航的方向。手動模式手動模式通過連接手動控制盒連接完成。手動控制盒未連接時，偏航變頻器服務在PLC模式。在手動模式下，偏航變頻器通過手動操作盒上的兩個按鈕控制。輸入信號F（手動偏航）：向左偏航輸入信號R（手動偏航）：向右偏航偏航系統手動偏航利用三相380V交流電源和手動控制盒即可實現。偏航系統偏航系統的功能是什么?在安裝時配合葉輪吊裝調整機艙方向，最大限度的吸收風能組成風速風向儀偏航變頻器偏航電機旋轉編碼器偏航系統偏航系統偏航電機偏航電機的額定工作電壓是380VAC，額定轉速為1350rpm，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保護電機在正常溫度范圍內工作。(90度報警)偏航系統偏航電機

剎車反饋 溫度控制開關偏航系統

偏航系統故障列表錯誤排除后需復位！偏航系統偏航系統的功能是什么?在安裝時配合葉輪吊裝調整機艙方向，最大限度的吸收風能組成風速風向儀偏航變頻器偏航電機旋轉編碼器偏航系統偏航系統旋轉編碼器旋轉編碼器主要執行兩個任務第一，檢測機艙偏航超出工作位置。第二，計算偏航旋轉角度。偏航系統*61偏航計數器如何獲得絕對的機艙角度？左/右位置信號判斷零位，分辨左右紐纜位置報警對左極限、右極限報警信號的保護左極限位置報警大約左700度右極限位置報警大約右700度電控系統主要由以下十個部分組成：控制系統偏航系統制動系統油冷系統水冷系統變頻器變槳系統電池系統安全鏈其它系統制動系統為什么我們需要制動器?應用于以下情況：過速緊急停機風機進行維護時為了鎖上葉輪鎖主要功能制動系統如何操作制動器?自動模式 自動控制服務模式 由控制面板進行操作葉輪鎖 齒輪箱旁邊的葉輪鎖制動系統傳感器剎車壓力傳感器剎車調整傳感器剎車打開反饋剎車調整反饋剎車警告傳感器剎車片磨損報警制動系統制動系統制動系統制動系統制動系統電控系統主要由以下十個部分組成：控制系統偏航系統制動系統油冷系統水冷系統變頻器變槳系統電池系統安全鏈其它系統油冷系統油冷的目的是什么?為齒輪箱潤滑冷卻齒輪油加熱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分兩套回路由參數的設定而決定油路油冷系統*74操作*75齒輪油加熱的操作，可以在控制面板上的heating菜單下，進行選擇黑色箭頭所指示的部件是油位傳感器，用來表征齒輪箱內的油量，當油位低時控制面板會顯示故障*76油路*77*78*79油壓傳感器油壓傳感器有數字量、模擬量兩種。數字量：控制面板上顯示值為

0.5bar（低速泵）2.00bar（高速泵）。信號線接在F268.1模擬量：控制面板上顯示值為瞬時傳感器的測量值。信號線接在X226.2*80*81運行限制齒輪油溫度大于5，風機運行45以下，潤滑效果大于45，小于55，油冷泵冷卻效果大于55油冷風扇啟動，小于50油冷風扇停止齒輪油溫度高于75，則限制功率，高于80故障停機返回電控系統主要由以下十個部分組成：控制系統偏航系統制動系統油冷系統水冷系統變頻器變槳系統電池系統安全鏈其它系統水冷系統為什么要有水冷系統？對發電機、變頻器、機柜進行冷卻。組成水泵、溫度感應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、水壓力狀況溫度感應模塊或三相閥在軟件中不起作用水冷系統水冷系統水管分布水冷系統1、對于從發電機和控制柜中流出的水，在流經加壓容器旁的溫度傳感器時，如果溫度過高（超過55℃），則流向空氣散熱器降溫；如果溫度較低則直接流向需要冷卻的裝置（控制柜，變頻器等）。對于流向水泵的水，在流經壓力傳感器時，如果壓力過低，加壓容器就會工作補充壓力；如果壓力足夠則直接流向水泵。2、三通閥控制冷卻介質的溫度。只要冷卻介質的溫度低于10°C，通往熱交換器的管路就被關閉。高于10°C時，為了增加冷卻速度，容積流量就被分流，直到散熱器滿流量狀態為止。3、機艙變頻柜NCC3xx和發電機之間的流量通過平衡和關閉閥來控制。通過關閉發電機管路上的閥，變頻柜里的流量就會增加，反之亦然。水流：

PLC通過壓力開關檢測意外泄漏。 發電機 －流速： ≥50[l/min]

－在50[l/min]下的壓力：>0.8[bar]

機艙變頻器機柜 －流速： ≥60[l/min]

－在60[l/min]下的壓力：>1[bar]水冷系統電控系統主要由以下十個部分組成：控制系統偏航系統制動系統油冷系統水冷系統變頻器變槳系統電池系統安全鏈其它系統變頻器變頻器92變槳變頻器功能介紹變槳用變頻器為伺服系統。硬件上，變槳用變頻器采用了一公共整流，三個變槳變頻器通過逆變控制電機。軟件上，變槳用變頻器采用矢量控制，并進行位置控制，從而對槳葉角度進行快速、準確的調節。變頻器偏航變頻器功能介紹偏航用變頻器為開環系統。硬件上，偏航用變頻器采用了一拖多的控制拓撲結構：即一臺變頻器控制四臺電機。軟件上，偏航用變頻器采用開環控制，由PLC接受凸輪的位置反饋信號，并向變頻器發出速度控制指令、啟動時間等信息，從而調節偏航角度。變頻器機側變頻器功能介紹發電機用變頻器。硬件上，發電機用變頻器為IGBT整流變頻器，SVPWM(空間矢量脈寬調制)技術。變頻器

機側變頻器功能介紹發電機側變頻器與發電機轉子相連。功率容量上，兩倍于網側變頻器。軟件上，發電機側變頻器采用矢量控制，接受來自發電機的速度反饋并進行解藕。變頻器機側變頻器功能介紹電機側變頻器發電機力矩控制功率因數調節發電機同步速度監視Crowbar觸發變頻器網側變頻器功能介紹網側變頻器與電網連接。變頻器電網側變頻器控制DC母線預充電線路濾波同步處理電網監視變頻器網側變頻器功能介紹*99并網過程的描述*100發電機的工作速度范圍為1000-2000rpm，所以在定子側感應電壓的頻率不恒為50Hz，不滿足電網要求。雙饋發電機通過變頻器調整轉子中勵磁電流的頻率，來控制定子電壓的頻率恒為50Hz；通過調整轉子中勵磁電流的大小和相位，來控制定子電壓恒為690V，從而達到風機并網要求。發電機的同步轉速為1500rpm，當轉速低于1500rpm時，轉子耗電，定子發電；當轉速高于1500rpm時，轉子、定子均發電。*101預充電過程（S2）閉合預充電單元，直流電壓975V網側變頻器工作，母排直流電壓經網側變頻器逆變使A點電壓漸升為690AC，且電流值為57A。濾波回路可以濾掉3k以上的諧波。如果沒有預充電環節，直接吸和網側接觸器，較大的電勢差使轉子接觸器造成較大的沖擊，形成瞬間過電流。*102閉合LSC(S6)

網側變頻器接觸器閉合(S6)。網側變頻器接觸器閉合，同時預充電接觸器斷開，能量從網側經變頻器至直流母排，母排電壓為1050DC，網側變頻器提供系統所需無功能量，包括變壓器、高頻濾波裝置等*103電機側變頻器啟動(S7)

網側變頻器電流80A左右，電機側變頻器電流20A左右。*104同步(S7-syn)

風機轉速達到1200-1400rpm，電機側變頻器注入140A電流，電機定子側電壓達到690V。

*105發電(S8)

定子接觸器閉合。定子電壓幅值、相位、頻率與電網電壓一致，定子接觸器閉合，風機并網發電。小變日復一日，賣力工作，而風不解小變風情。陣風不斷，error13(發電機超速)出現；抽風不斷，error159(變頻器不同步，發電機同步時，風速突然降低)出現*106CrowbarCrowbar的主要作用是保護變頻器，當直流母排電壓高于軟件限值1175DC、硬件限值1200DC時，crowbar動作，切斷網側變頻器接觸器-K340.4及定子接觸器-K150.1，變頻器菜單下Err104(crowbar觸發)。Crowbar工作過程如下：1.電機側變頻器不停檢測直流母線電壓，當電壓高于1175DC時，電機側變頻器通過光纖與crowbar通訊，此時光纖處有紅光。2.Crowbar接受到來自變頻器的報警信號后，b點輸出電壓，觸發-V312.4時圖中箭頭標識線路瞬間導通。3.Crowbar通過a點檢測電阻-R312.6.1的電壓，線路導通后，電阻-R312.6.1產生壓降，Crowbar的c點接觸器動作，S與COM斷開，定子接觸器和網側接觸器同時斷開，變頻器停止工作。發電機

變速恒頻發電機組具有以下優點：雙饋異步發電機只處理轉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，轉子和定子共發出1.5MW的電能。轉差頻率調節,調速范圍為發電機同步轉速的33.3％。降低控制系統成本、減少系統損耗，提高效率。功率因數可調，發電機組具有無功功率控制能力，功率因數可恒為1。根據需要，功率因數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，提高傳動系統的柔性，使功率輸出更加平穩。先進的雙PWM變頻器，實現四象限運行。變速恒頻技術大幅延長了核心部件的使用壽命，同時顯著提高發電量。直驅發電機能量流圖93.2%電網100%變頻器發電機4.0%2.8%功率損耗~~功率損耗雙饋感應電機能量流圖77.8%~~100%19.4%0.8%能量損耗變頻器18.6%96.4%電網2.8%發電機

交流勵磁變速恒頻風力發電機發電系統結構圖如下所示，其中省略了變壓器、濾波器等構件。其中定子接入電網，轉子繞組由頻率、相位、幅值都可以調節的三相低頻交流勵磁電流并網過程演示電控系統主要由以下十個部分組成：控制系統偏航系統制動系統油冷系統水冷系統變頻器變槳系統電池系統安全鏈其它系統為什么要有變槳系統？在風速小于目標風速時，通過調整葉片角度，來得到最佳的發電功率。當風速大于目標風速時，變槳系統調節葉片角度，控制風機的速度和功率維持在一個最優的水平。當安全鏈斷開的時候，把葉片轉到順槳位置（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。變槳系統是如何實現的？從站PLC控制操作電氣變槳系統，3個通過變頻器控制的輔助馬達間接變速裝置（伺服電機）。機艙內的電池系統。變槳系統

輪轂 軸承 小齒輪 避雷裝置 玻璃鋼外殼變槳系統變槳制動器輪轂輪轂變槳控制柜變槳限位撞塊變槳接近開關緩沖器極限工作位置開關極限工作位置撞塊輪轂罩分隔壁導流帽變槳系統變槳系統

滑環系統

每個葉片配備

-變槳機柜

-變槳驅動(齒輪箱,補助馬達間接變速 裝置,編碼器，飛輪單元，剎車)

-接近傳感器

-工作位置開關變槳機柜包括

-變槳變頻器,剎車斷路器,

-總開關,230VAC工組插頭

-機柜加熱器

-繼電器變槳系統與其他類型的風力發電機組相比，減少了元件的數量。剎車系統有完整的空氣動力學故障保護。輪轂內沒有電池。可以對單個葉片控制(IPC)。變槳系統變槳系統風向順槳位置變槳電機小齒輪變槳齒輪邊緣工作位置大約86度的調節范圍變槳系統兩個獨立的剎車系統：電氣－機械變槳系統

葉片垂直向下是，變槳從0度轉向86度010203040506005000100001500020000250003000035000(ms)(Nm)(A)變槳力矩電流86°position0°position變槳系統電纜的固定變槳系統電控系統主要由以下十個部分組成：控制系統偏航系統制動系統油冷系統水冷系統變頻器變槳系統電池系統安全鏈其它系統為什么要電池單元？確保在電網短時間掉電的時候風機可以正常運行在掉電后，變槳系統可以安全停機掉電后，為控制系統提供24V電源電池系統*129Battery*130*131*132Battery*133電池數據

額定電壓30×12V＝360V，容量5Ah

失電情況下可以提供3次連續的安全保障。短時間提供電流：50A/5s系統通過測量電池電壓及溫度來進行充放電，防止過充。加熱溫度傳感器在電池柜內，并由PLC控制。當溫度在零度以下時，機柜加熱啟用。加熱控制通過PLC執行。健康檢查

電池的健康檢測在一個固定的周期進行（比如：一周）。因此電池在設定好的情況下充電，通過電壓的變化來檢測電池的容量。這個過程由PLC控制。*134電池的各個狀態

BatStaDis(0):電池狀態深度負載保護 當電池電壓低或者電池沒有連接時，進入此狀態。

BatStaGri(1):電網掉電

UPS系統運行是啟動輪轂的前提！

BatStaErr(2):電池故障狀態

Err106電池電壓高或者沒有連接

Err115電池電壓低或者沒有連接

Err1353次電池檢測失敗，低電壓

Err157不同負載的電池電壓差太小

Err167在穩定或者慢充電時，電池電壓低*135電池供電BatStaCha(3):電池快速充電電網掉電后電池放電BatStaTes(4):電池檢測狀態如果電池電壓高于VolLow，開始檢測小負載測試（連接0.8A負載）大負載測試（連接8A負載）BatStaRef(5):電池慢充狀態電池檢測后電池電壓大于300VBatStaSta(6)電池穩定狀態在BatStaRef狀態的24小時在BatStaRef狀態后，電池電壓低于VolLow的1小時后。BatStaEar(7):電池接地故障 此時：電池接觸器打開 智能通過改變鎖定開關復位返回用途

電池通