MW变桨系统原理及维护.ppt

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1.5MW变桨系统原理及维护主讲人：

王振威目录一、变桨系统硬件组成二、变桨系统接口定义三、变桨系统与风电主控通讯四、变桨系统控制方案五、变桨系统故障诊断六、变桨系统应用及维护一、变桨系统硬件组成TR-1.5G采用三柜制设计理念,系统包括三个基本相同的控制柜（相对独立）每个柜内包括：

-电源管理模块（400AC-60VDC）-超级电容（416V）-变频器（速度环、电流环）-PLC（位置环及控制输出）及通讯接口（DP,CAN）-含有继电器输入/输出的安全电路每个轴箱的外部连接有：

-三相交流异步电动机（29V）-SSI和增量式编码器（编码器校零：

短接10X1的7和8端子）-95限位开关-3-5桨叶位置传感器和90桨叶位置传感器一、变桨系统硬件组成超级电容4*500F/16V一、变桨系统硬件组成超级电容模组端电压检测和中间点电压检测系统上电120S后超级电容模组端电压应大于54V，否则会断安全链，风机紧急停机；在4个超级电容模组的中间位置增加了中间点电压检测，当中间点与1/2端电压之差大于2V2V时，系统判定超级电容状态不正常，安全链断开，风机紧急停机。

与蓄电池相比，超级电容模组电压检测更有意义，原因如下：

蓄电池在放电过程中电压会有跌落，但停止放电后，蓄电池电压会自动恢复到正常电压附近，因此蓄电池电压监测很大程度上不能反映蓄电池的能量情况；超级电容模组随着放电过程电压也会跌落，停停止止放放电电后后，电电压压不不会会自自动动恢恢复复，只有进行充电后电压才能恢复正常，因此超级电容的电压检测更能反映其能量情况。

超级电容模组端电压检测和中间点电压检测既能检测超级电容模组内部短路和开路的故障，也能反映其能量情况。

一、变桨系统硬件组成TR-1.5G采用电源管理模块，用于AC400转换DC60V供变频器及超级电容使用。

输入欠压保护（Vac）输入过压保护（Vac）过温保护（）输出过流/短路保护输出过压保护（VDC）缺相保护INPUT400+20INPUT400+20冲冲击电流小于击电流小于10A10A，45-45-65Hz65Hz，OUTPUTOUTPUT60V/860V/80A0A电源管理模块一、变桨系统硬件组成CPU：

CX9000-0001AI：

EL3204DI：

EL1008DO：

EL2008SSI：

EL5001ProfibusDPCANOPENPLC配置每个轴柜设计有独立的PLC系统，通过ProfibusDP与风电主控进行通讯。

一、变桨系统硬件组成三相异步交流电机变频器电子刹车功能CANBUS接口程序存储器额定直流输入电压60VDC最大输出电流450A开关频率8kHz环境温度-40+50，最高工作温度85变频控制器一、变桨系统硬件组成24VDC电源2T12T12T2输入:

28-160V输出：

24/13A工作温度：

-40+80紧凑、高效率94%输入:

24-160V输出：

24/2A工作温度：

-40+80紧凑、高效率92%一、变桨系统硬件组成第一路控制轴柜加热器第二路控制2T2输入电源温度控制器一、变桨系统硬件组成变桨电机三相异步交流电动机额定电压：

3*29VAC额定电流：

90A额定功率：

4.5kW额定转矩：

28.6Nm额定转速：

1500rpm电机采用3x50mm的带柔性金属网电缆，轴箱侧与电机侧可靠接地。

所有外部连接都有过压保护装置。

所有的外部连接通过屏蔽电缆接地（哈丁插头内部采用GND接地，轴箱接地采用铜条或接地螺钉）一、变桨系统硬件组成散热板采用冷板技术，变频器取消散热风扇,紧贴在大功率散热板上采用铸铝大功率散热板铸铝散热器材质本身具有升温快、散热效果好的特性铝的耐氧化腐蚀性能好,重量轻现已经加装了散热板风扇，提高散热效果一、变桨系统硬件组成TR-1.5G变频器采用低压控制低压控制策略。

冷板技术的应用给变桨系统本身创造了良好的运行环境。

TR-1.5G型变桨系统采用超级电容超级电容作为备用电源，超级电容作为备用电源与柜内其它部件紧凑紧凑合理的安装在轴箱内，减少对柜体空间要求，能够实现三轴柜设计。

超级电容有寿命长、低温特性好、功率密度高等优点，非常适合风电变桨系统，系统还设计了多种手段实现对备用电源状态的在线监测，能更真实真实地了解备用电源的能量状态，大大提高了系统的安全可靠性。

二、变桨系统接口定义变桨系统结构简图三、变桨系统与风电主控通讯滑环进线接口定义三、变桨系统与风电主控通讯风电主控采用ProfibusDP方式与轴箱PLC通讯。

ProfibusDP通讯波特率1.5兆三、变桨系统与风电主控通讯风电主控变桨PLC（下行）1、位置指令2、速度限制3、加速度限制4、桨叶位置反馈5、复位6、心跳7、润滑油泵三、变桨系统与风电主控通讯变桨PLC风电主控（上行）1、变频器Can通讯故障2、95限位开关动作3、主电源故障4、手动模式5、强制手动模式6、SSI状态故障7、心跳三、变桨系统与风电主控通讯变桨PLC风电主控（上行）8、轴箱温度AO9、电容温度AO10、电容电压AO11、变频器温度AO12、电机温度AO13、电容总电流AO14、位置反馈AO四、变桨系统控制方案轴柜内的CANBUS通讯柜内PLC、电源管理模块、变频器之间采用CANBUS通讯方式。

四、变桨系统控制方案安全链及EFC紧急顺桨风机安全链串入三个轴箱PLCOK8K3触点回路,当有故障发生时，安全链断开，进入紧急模式。

EFC紧急顺桨信号分别接入三个轴箱的继电器，当发生EFC时，继电器失电，风机顺桨。

四、变桨系统控制方案PLC第2个EL1008第1个通道为强制手动信号。

具体实现：

短接轴柜内2X1的9和10端子。

自动模式：

正常工作，接受风电主控位置指令。

手动模式：

强制手动模式：

四、变桨系统控制方案低电压穿越（LVRT）当变桨系统交流失电或故障时，整个变桨系统切为超级电容供电，8s后进入紧急模式，变桨系统顺桨到安全位置。

这种控制策略能使变桨系统实现低电压穿越功能，维护电网安全稳定运行。

五、变桨系统故障诊断进入紧急模式紧急模式桨叶转到89位置的故障包括：

（1）本桨叶位置小于最小位置限值

（2）本桨叶位置大于最大位置限值（3）变桨电机转速超过最高转速限值（4）ProfibusDP通讯故障（5）安全链动作（6）主电源故障（7）欠压（8）电机堵转（9）变频器超温（10）轴箱超温（11）超级电容中间电压比较错误（12）90位置传感器故障（13）3位置传感器故障五、变桨系统故障诊断紧急模式桨叶转到95位置的故障包括：

（14）Can通讯故障（15）编码器故障（16）Enable故障进入紧急模式六、变桨系统应用及维护（吊装环节）1.注意安全，佩戴安全帽，检查工具是否带齐后进入施工场地；2.检查轮毂外是否有防雨布，下雨时一定确保施工队将轮毂内部设施做好防雨工作；3.记录机位号，轮毂号，变桨号；4.变桨运行前需要准备好电源400VAC，最大不能超过最大不能超过420VAC，有手操盒优先应用，或直接将电源接入哈丁头，应用变桨内部充电器六、变桨系统应用及维护从外部检查开始，检查三个轴箱的各个位置传感器安装是否正确限位开关舌头安装是否标准并且运行灵活六、变桨系统应用及维护叶片组装叶片组装1.检查变桨轴柜内部绝缘情况2.由于施工队选用发电机功率原因，要求变桨轴柜单个上电，单个操作运行；3.有手操盒的，优先使用手操盒六、变桨系统应用及维护注意：

起吊过程中，变桨必须断电，断开注意：

起吊过程中，变桨必须断电，断开1Q1六、变桨系统应用及维护力矩检查力矩检查时，如果用变桨内部供电，需要短接2X1的9和10，6S1打手动，使变桨进入强制手动模式；尽量保证桨叶反转（往小角度），禁止拆禁止拆卸限位开关卸限位开关六、变桨系统应用及维护（运行环节）1.留意参数变动2.注意温度变化3.出现故障谨慎复位4.出现坏件逐步处理，并且检查周边元器件六、变桨系统应用及维护变桨个别故障简介（详见用户手册）变桨个别故障简介（详见用户手册）总则总则：

变桨任意一个故障都会触发安全链，所以在显示界面上，一旦出现出现故障，必定附带global_error、safety_chain和emergency_request这9个故障。

ProfibusDP通讯故障DP通讯故障时，轴箱传输给主控的信息都会丢失，因此会附带报出SG_6，position_teached和power_supply等故障，且塔底看不到桨叶位置和个别温度CAN通讯故障CAN通讯故障时，轴箱内部PLC与轴箱伺服通讯丢失，会附带报出capacitor_voltage_low,blade_to_high和95_switch等，塔底看到桨叶位置在101度左右六、变桨系统应用及维护（后期维护环节）补打力矩补打力矩1.变桨进入强制手动模式2.需对每个轴箱重新进行校零和Teach操作3.变桨PLC登陆方式本地IP192.168.10.XXX（不为30）255.255.255.0IE地址192.168.10.30192.168.10.30六、变桨系统应用及维护六、变桨系统应用及维护