金風變槳系統(tǒng)金風變槳系統(tǒng)1主要內(nèi)容：一、變槳系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)二、變槳距控制的目的三、變槳系統(tǒng)的硬件組成四、主要元件的功能原理五、變槳系統(tǒng)的手動操作六、變槳系統(tǒng)的維護和故障判斷第1頁/共47頁主要內(nèi)容：第1頁/共47頁2一、變槳系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)第2頁/共47頁一、變槳系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)第2頁/共47頁3第3頁/共47頁第3頁/共47頁4第4頁/共47頁第4頁/共47頁5二、變槳距控制的目：使葉片的攻角在一定范圍（0度---90度）變化，以便調(diào)節(jié)輸出功率，避免了定槳距機組在確定攻角后，有可能夏季發(fā)電低，而冬季又超發(fā)的問題。在低風速段，功率得到優(yōu)化，能更好的將風能轉(zhuǎn)化電能。變槳機組的控制策略為：a額定風速以下通過控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速使其跟蹤風速，這樣可以跟蹤最優(yōu)Cp；b額定風速以上通過扭矩控制器及變槳控制器共同作用，使得功率、扭矩相對平穩(wěn)；功率曲線較好。第5頁/共47頁二、變槳距控制的目：第5頁/共47頁6額定風速以下階段：要實現(xiàn)的主要目標就是讓葉輪盡可能多的吸收風能。Cp越大,吸收的風能越多。由于額定風速以下風速較小，因此，此時沒有必要變槳，只需要此時將葉片角度設(shè)置為規(guī)定的最小槳矩角。額定風速以上階段：變速控制器（扭矩控制器）和變槳控制器同時發(fā)揮作用。通過變速控制器即控制發(fā)電機的扭矩使其恒定,從而恒定功率。通過變槳調(diào)整發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,使得其始終跟蹤轉(zhuǎn)速設(shè)置點。第6頁/共47頁額定風速以下階段：要實現(xiàn)的主要目標就是讓葉輪盡可能多的吸收風7下圖為不同最小槳矩角對應(yīng)的Cp及λ曲線圖第7頁/共47頁下圖為不同最小槳矩角對應(yīng)的Cp及λ曲線圖第7頁/共47頁8第8頁/共47頁第8頁/共47頁9相同容量的定槳距和變槳距機組功率曲線的對比第9頁/共47頁相同容量的定槳距和變槳距機組功率曲線的對比第9頁/共47頁10三、變槳系統(tǒng)的硬件組成變槳控制柜內(nèi)的布局第10頁/共47頁三、變槳系統(tǒng)的硬件組成第10頁/共47頁11變槳系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)第11頁/共47頁變槳系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)第11頁/共47頁12線路連接第12頁/共47頁線路連接第12頁/共47頁133.1變槳系統(tǒng)驅(qū)動原理第13頁/共47頁第13頁/共47頁14變槳控制系統(tǒng)實現(xiàn)風力發(fā)電機組的變槳控制，在額定功率以上通過控制葉片槳距角使輸出功率保持在額定狀態(tài)。變槳控制柜主電路采用交流--直流--交流回路，由逆變器為變槳電機供電，變槳電機采用交流異步電機，變槳速率由變槳電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

每個葉片的變槳控制柜，都配備一套由超級電容組成的備用電源，超級電容儲備的能量，在保證變槳控制柜內(nèi)部電路正常工作的前提下，足以使葉片以7°/s的速率，從0°順槳到90°。當來自滑環(huán)的電網(wǎng)電壓掉電時，備用電源直接給變槳控制系統(tǒng)供電，仍可保證整套變槳電控系統(tǒng)正常工作。相比密封鉛酸蓄電池作為備用電源的變槳系統(tǒng)，采用超級電容的變槳控制系統(tǒng)具有下列優(yōu)點：a、充電時間短；b、交流變直流的整流模塊同時作為充電器，無須再單獨配置充放電管理電路；c、超級電容隨使用年限的增加，容量減小的非常小；d、壽命長；e、無須維護；f、體積小，重量輕等優(yōu)點；g、充電時產(chǎn)生的熱量少。第14頁/共47頁變槳控制系統(tǒng)實現(xiàn)風力發(fā)電機組的變槳控制，在額定功率以上通過控15型號：4-BMOD2600-6額定電壓：60VDC總?cè)萘浚?25F總存儲能量：150kJ四組串聯(lián)單組電容電壓：16VDC單組電容容量：500F變槳超級電容四、主要元件的功能原理第15頁/共47頁型號：4-BMOD2600-6變槳超級電容四、主要元件的功能16上面的插頭：5+屏蔽，24VDC，機艙到變槳的安全鏈；中間的插頭：ProfibusDP現(xiàn)場總線，2+屏蔽，10VDC；下面的插頭：4，400VAC，機艙到變槳系統(tǒng)的電源ProfibusDP數(shù)據(jù)傳輸速率：6Mbit/sHarting連接端子第16頁/共47頁上面的插頭：5+屏蔽，24VDC，機艙到變槳的安全鏈；Har17變槳電機類型：IM3001(3相籠型轉(zhuǎn)子異步電機)額定功率：4.5kW，1500rpm，S260min最大轉(zhuǎn)矩：75Nm制動轉(zhuǎn)矩：100Nm額定電壓：29V額定電流：125A額定功率因數(shù)：0.89絕緣等級：F轉(zhuǎn)動慣量：0.0148kgm2防護等級：IP54變槳電機采用交流異步電機，變槳速率由變槳電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（通過逆變器改變供電的頻率來控制電機的轉(zhuǎn)速）。相比采用直流電機調(diào)速的變槳控制系統(tǒng)，在保證調(diào)速性能的前提下，避免了直流電機存在碳刷容易磨損，維護工作量大、成本增加的缺點。第17頁/共47頁變槳電機變槳電機采用交流異步電機，變槳速率由變槳電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)183.2變槳系統(tǒng)主要部件:控制柜內(nèi)部電源及控制檢測部分:1、開關(guān)電源(NG5)2、變槳變頻器(AC2)3、超級電容4、A10自制模塊5、BC3150及beckoff模塊6、溫度檢測（PT100）控制柜外部驅(qū)動及檢測部分:1、變槳電機2、旋轉(zhuǎn)編碼器3、溫度檢測（PT100）4、0°接近開關(guān)及90°限位開關(guān)第18頁/共47頁3.2變槳系統(tǒng)主要部件:第18頁/共47頁19名稱型號功能及端口定義開關(guān)電源ZIVAN功能：將50HZ線電壓400V(三相)交流電輸入轉(zhuǎn)換為60V直流電輸出。

AUX1C\AUX1NO=開關(guān)電源正常輸出信號

額定60V/80AON/OFF=開關(guān)電源工作/停止工作信號

LSENSE電流檢測通道變頻器SW:AC2T2IFWMF145_HYSO4功能：將60VDC轉(zhuǎn)換成三相頻率可變的29VAC

BATT/-BATT為直流輸入,UVW為交流電輸出；

額定48V/450AF3/F9控制變槳電機剎車電磁閥；

E5=自動變槳控制信號；F4=自動變槳使能；

E12=葉片向0度方向變槳信號；E13=葉片向90度方向變槳信號；F6/F12外部過載信號；A10自制模塊

功能：采集超級電容高低電壓；

X4:4=／X4:3分別采集電容高低60V／30V直流輸入電壓；

X4:5=模塊24V電源的接口；X4:9／X4:10=電壓檢測模擬量輸出；

X4:11=電流檢測模擬量輸出旋轉(zhuǎn)編碼器

1=旋邊電源；3/7=正/負向SSI脈沖輸入；5=清零端；8/9=速度和位移反饋；10=反饋旋邊工作正常信號；

第19頁/共47頁名稱型號功能及端口定義開關(guān)電源ZIVAN功能：將50HZ線電20型號：ZivanBatteryChargerNG5輸入電壓：400VAC(+/-15%)輸出電壓：60VDC輸出電流：80ADC優(yōu)點：效率高；體積小；充電時間短；充電不受交流電源變化的約束；能夠提供理想的充電曲線。變槳開關(guān)電源NG5第20頁/共47頁型號：ZivanBatteryChargerNG5變槳21基本原理圖第21頁/共47頁基本原理圖第21頁/共47頁22IMS功率模塊，F(xiàn)lash內(nèi)存，微處理器控制，CanBus

型號：ZapiAC-2電力電子器件：MOSFET開關(guān)頻率：8kHz額定直流輸入電壓：60VDC最大輸出電流：450AAC-2——異步電機用高頻MOSFET逆變器第22頁/共47頁IMS功率模塊，F(xiàn)lash內(nèi)存，微處理器控制，CanBus23基本原理圖第23頁/共47頁基本原理圖第23頁/共47頁24A10自制模塊第24頁/共47頁A10自制模塊第24頁/共47頁25基本原理圖第25頁/共47頁基本原理圖第25頁/共47頁26旋轉(zhuǎn)編碼器25位分辨率，8192脈沖/4096圈格雷碼或二進制碼輸出自診斷功能電子清零可選組件：增量通道A，B；絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器GM400第26頁/共47頁旋轉(zhuǎn)編碼器25位分辨率，8192脈沖/4096圈絕對式旋轉(zhuǎn)編27光電轉(zhuǎn)換電路軸承安裝法蘭光柵碼盤內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)圖第27頁/共47頁光電轉(zhuǎn)換電路軸承安裝法蘭光柵碼盤內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)圖第27頁/共428內(nèi)部基本原理圖絕對位置從碼盤上讀取，在碼盤上，每一位對應(yīng)一個碼道，每個數(shù)位編碼器對應(yīng)一個輸出電路，每一個通道都包含一個光源的接收器，每圈(360°)讀數(shù)完成后，將重復(fù)讀數(shù)輸出。

第28頁/共47頁內(nèi)部基本原理圖絕對位置從碼盤上讀取，在碼盤上，每一位對應(yīng)一個29碼盤的物理成像是通過光敏元件陣列實現(xiàn)的，每位有兩個光敏元件/bit

差分信號信號優(yōu)化第29頁/共47頁碼盤的物理成像是通過光敏元件陣列實現(xiàn)的，每位有兩個光敏元件30這種溫度傳感器是利用導(dǎo)體鉑（pt）的電阻值隨溫度的變化而變化的特性來測量溫度的。通常這樣的溫度傳感器可以測量負200到正500攝氏度的范圍，而且在這個溫度范圍下，鉑的電阻值和溫度具有良好的線性關(guān)系。溫度傳感器（Pt100）第30頁/共47頁這種溫度傳感器是利用導(dǎo)體鉑（pt）的電阻值隨溫度的變化而變化31第31頁/共47頁第31頁/共47頁32接近開關(guān)（Bi5-M18-AP6X-H1141/S34）*帶螺紋的圓筒，M18；*鍍鉻黃銅；*抗交流磁場和直流磁場干擾；*3線直流連接，*10~30VDC；*常開PNP輸出；*連接頭，M12；第32頁/共47頁接近開關(guān)（Bi5-M18-AP6X-H1141/S34）*帶33最大電壓400VAC持續(xù)電流5A最大開關(guān)頻率100/min機械壽命-開關(guān)動作次數(shù)106工作溫度-30~+80oC標準執(zhí)行機構(gòu)形態(tài)C認證UL，CSA重量0.16kg限位開關(guān)第33頁/共47頁最大電壓400VAC持續(xù)電流5A最大開關(guān)頻率100/min機34BC3150KL1104KL1104KL1104KL2408KL3404KL5001KL3204KL4001KL9010變槳控制柜中都有一個總線控制器BC3150，它是每個變槳控制系統(tǒng)的核心，其內(nèi)部有變槳控制程序。此程序一方面負責變槳控制系統(tǒng)與主控制器之間的通信，另一方面負責變槳控制系統(tǒng)外圍信號的采集處理和對變槳執(zhí)行機構(gòu)的控制。緊急狀態(tài)下（例如變槳控制系統(tǒng)突然失去供電或通信中斷），三個變槳控制柜中的控制系統(tǒng)，可以分別利用各自柜內(nèi)超級電容存儲的電能，分別對三個葉片實施90度順槳停機動作。BC3150及beckoff模塊第34頁/共47頁BCKLKLKLKLKLKLKLKLKL變槳控制柜中都有一個35BC3150有一個PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線接口，可在PROFIBUS-DP系統(tǒng)中作為智能從站使用。“緊湊型”總線端子控制器BC3150比較小巧而且經(jīng)濟BC3150通過K-BUS總線擴展技術(shù)，可連接多達255個總線端子。KL1104數(shù)字量輸入端子從現(xiàn)場設(shè)備獲得二進制控制信號，并以電隔離的信號形式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁邔拥淖詣踊瘑卧Ｃ總€總線端子含4個通道，每個通道都有一個LED指示其信號狀態(tài)。KL2408（正極變換）數(shù)字量輸出模塊將自動化控制層傳輸過來的二進制控制信號以電隔離的信號形式傳到設(shè)備層的執(zhí)行機構(gòu)。KL2408有反向電壓保護功能。其負載電流輸出有過載和短路保護功能。每個總線端子含8個通道，每個通道都有一個LED指示其信號狀態(tài)。KL3404模擬量輸入端子可處理-10V和+10V或0V和10V范圍的信號。分辨率為12位，在電隔離的狀態(tài)下被傳送到上一級自動化設(shè)備。在KL3404總線端子中，有4個輸入端為2線制型，并有一個公共的接地電位端。輸入端的內(nèi)部接地為基準電位。

KL5001SSI接口模塊可直接連接SSI傳感器。傳感器電源由SSI接口提供。接口電路產(chǎn)生一個脈沖信號以讀取傳感器數(shù)據(jù)，讀取的數(shù)據(jù)以字的形式傳送到控制器的過程映像區(qū)中。各種操作模式、傳輸頻率和內(nèi)部位寬可以永久地保存在控制寄存器中。KL4001模擬量輸出模塊可輸出0V到10V范圍的信號。該模塊可為處理層提供分辨率為12位的電氣隔離信號。總線端子的輸出通道有一個公共接地電位端。KL4001是單通道型，適用于帶有接地電位的電氣隔離信號。它通過運行LED顯示端子與總線耦合器之間的數(shù)據(jù)交換狀態(tài)。KL3204模擬量輸入端子可直接連接電阻型傳感器。總線端子電路可使用2線制連接技術(shù)連接傳感器。整個溫度范圍的線性度由一個微處理器來實現(xiàn)。溫度范圍可以任意選定。總線端子的標準設(shè)置為：PT100傳感器，分辨率為0.1°C。

第35頁/共47頁BC3150有一個PROFIBUS-DP現(xiàn)36變槳方式分為以下幾種：自動變槳：正常工作，程序控制；手動變槳：調(diào)試、維護；只有當兩只葉片的位置在86度附近，第3只葉片才能朝0度變槳；強制手動變槳：調(diào)試、維護；3只葉片都可以朝0度變槳，不受86度限制；Forward：朝0度變槳；Backward：朝90度變槳注意：強制手動模式中，葉片能在-2°～95°槳距角范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)動，而在非強制手動模式中，若要維護某一葉片，如葉片朝0°方向變槳，其槳距角不能小于5°，如葉片朝90°方向變槳，當碰到限位開關(guān)后，不能再變槳，若要繼續(xù)變槳，可采取強制變槳模式變槳，而其余兩個葉片則要求轉(zhuǎn)到槳距角不能小于86°的位置。強制手動模式時，葉片角度不被任何限定值控制或限制，這樣葉片能轉(zhuǎn)到任何可能的位置，操作不當對機械部件可能引起相當大的損害。五、變槳系統(tǒng)的手動操作第36頁/共47頁變槳方式分為以下幾種：注意：強制手動模式中，葉片能在-2°～37六、變槳系統(tǒng)的維護和故障判斷6.1變槳系統(tǒng)的維護定期檢查變槳控制支架連接螺栓和所有附件連接螺栓是否松動，如有松動，應(yīng)緊固。定期檢查變槳控制柜是否有破損、裂紋、焊縫開裂等現(xiàn)象。定期檢查與變槳控制柜相連的電纜，接頭是否牢固，是否磨損，變槳控制柜風扇是否工作正常。定期檢查漆面的完好程度，檢查門鎖是否完好。定期檢查變槳系統(tǒng)90°限位開關(guān)、0°接近傳感器工作是否正常。第37頁/共47頁六、變槳系統(tǒng)的維護和故障判斷第37頁/共47頁38定期檢查變槳減速器的油位應(yīng)在油窗的1/2處，如果不夠則需要添加，需加油的變槳減速器的葉尖應(yīng)朝下,應(yīng)在油溫低于40℃時進行。變槳減速器第38頁/共47頁定期檢查變槳減速器的油位應(yīng)在油窗的1/2處，如果不夠則需要添39定期檢查變槳軸承的密封圈，擦去泄漏的油脂，密封帶和密封系統(tǒng)必須至少每12個月檢查一次，密封帶必須保持沒有灰塵，當清洗部件時，應(yīng)避免清潔劑接觸密封帶或進入軌道系統(tǒng)。定期檢查變槳軸承防腐層是否脫落、破壞，若有請補刷破損和脫落部分。參照機組的維護手冊，定期參照螺栓緊固力矩表緊固變槳軸承與葉片連接螺栓。第39頁/共47頁定期檢查變槳軸承的密封圈，擦去泄漏的油脂，密封帶和密封系統(tǒng)必40變槳軸承采用四點接觸球軸承結(jié)構(gòu)，軸承在運行其間必須保持足夠的潤滑。長時期停止運轉(zhuǎn)的前后也必須加足新的潤滑脂。變槳軸承第40頁/共47頁變槳軸承采用四點接觸球軸承結(jié)構(gòu)，軸承在運行其間必須保持足夠的416.2變槳系統(tǒng)故障判斷變槳系統(tǒng)故障可分為以下幾種:

變槳電機溫度故障變槳電容溫度故障變槳電容高電壓故障變槳電容電壓不平衡變槳柜溫度故障變槳變頻器溫度故障變槳變頻器OK信號丟失故障葉片位置比較故障變槳節(jié)點故障旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)溢出故障變槳電源供應(yīng)故障變槳位置傳感器故障變槳位置傳感器范圍故障變槳限位開關(guān)故障變槳速度超限故障變槳速度比較故障手動或強制手動變槳動作故障下面僅舉出幾種故障信息。第41頁/共47頁6.2變槳系統(tǒng)故障判斷旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)溢出故障第41頁/共442故障代碼故障名稱故障說明400403變槳電容高電壓故障電壓低于設(shè)定值備注：故障時間故障設(shè)置值正常停機快速停機緊急停機3s54V100禁止自動復(fù)位禁止所有偏航禁止對風禁止解纜故障使能10001復(fù)位時間復(fù)位值斷安全鏈斷主空開

0

00

解釋說明：變槳電容高電壓數(shù)值低于54伏，持續(xù)3秒，風機報此故障。執(zhí)行正常停機，禁止自動復(fù)位。第42頁/共47頁故障代碼故障名稱故障說明400403變槳電容高電壓故障電壓低43故障代碼故障名稱故障說明400201變槳電容溫度故障電容溫度高于設(shè)定值備注：初始化值與初始化文件中的值一一對應(yīng)故障時間故障設(shè)置值正常停機快速停機緊急停機3s60100禁止自動復(fù)位禁止所有偏航禁止對風禁止解纜故障使能00001復(fù)位時間復(fù)位值斷安全鏈斷主空開

05000

解釋說明：變槳電容溫度超過60值，持續(xù)3秒，風機報此故障。執(zhí)行正常停機，當溫度低于50可以自動復(fù)位。第43頁/共47頁故障代碼故障名稱故障說明400201變槳電容溫度故障電容溫度44故障代碼故障名稱故障說明400501變槳電容電壓不平衡電壓低于設(shè)定值備注：故障時間故障設(shè)置值正常停機快速停機緊急停機3s計算值100禁止自動復(fù)位禁止所有偏航禁止對風禁止解纜故障使能10001復(fù)位時間復(fù)位值斷安全鏈斷主空開000解釋說明：變槳電容高電壓值除2與電容低電壓值相差超過2伏，持續(xù)3秒，風機報此故障。執(zhí)行正常停機，不可自動復(fù)位第44頁/共47頁故障代碼故障名稱故障說明400501變槳電容電壓不平衡電壓低45風速m/s功率kW319.6474.55153.96272.17437.38658.19932.2101220111490121500131500141500151500161500171500181500191500201500211500221500功率曲線第45頁/共47頁風速m/s功率kW319.6474.55153.96246謝謝！

歡迎討論第46頁/共47頁謝謝！

歡迎討論第46頁/共47頁47感謝您的觀看。第47頁/共47頁感謝您的觀看。第47頁/共47頁48金風變槳系統(tǒng)金風變槳系統(tǒng)49主要內(nèi)容：一、變槳系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)二、變槳距控制的目的三、變槳系統(tǒng)的硬件組成四、主要元件的功能原理五、變槳系統(tǒng)的手動操作六、變槳系統(tǒng)的維護和故障判斷第1頁/共47頁主要內(nèi)容：第1頁/共47頁50一、變槳系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)第2頁/共47頁一、變槳系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)第2頁/共47頁51第3頁/共47頁第3頁/共47頁52第4頁/共47頁第4頁/共47頁53二、變槳距控制的目：使葉片的攻角在一定范圍（0度---90度）變化，以便調(diào)節(jié)輸出功率，避免了定槳距機組在確定攻角后，有可能夏季發(fā)電低，而冬季又超發(fā)的問題。在低風速段，功率得到優(yōu)化，能更好的將風能轉(zhuǎn)化電能。變槳機組的控制策略為：a額定風速以下通過控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速使其跟蹤風速，這樣可以跟蹤最優(yōu)Cp；b額定風速以上通過扭矩控制器及變槳控制器共同作用，使得功率、扭矩相對平穩(wěn)；功率曲線較好。第5頁/共47頁二、變槳距控制的目：第5頁/共47頁54額定風速以下階段：要實現(xiàn)的主要目標就是讓葉輪盡可能多的吸收風能。Cp越大,吸收的風能越多。由于額定風速以下風速較小，因此，此時沒有必要變槳，只需要此時將葉片角度設(shè)置為規(guī)定的最小槳矩角。額定風速以上階段：變速控制器（扭矩控制器）和變槳控制器同時發(fā)揮作用。通過變速控制器即控制發(fā)電機的扭矩使其恒定,從而恒定功率。通過變槳調(diào)整發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,使得其始終跟蹤轉(zhuǎn)速設(shè)置點。第6頁/共47頁額定風速以下階段：要實現(xiàn)的主要目標就是讓葉輪盡可能多的吸收風55下圖為不同最小槳矩角對應(yīng)的Cp及λ曲線圖第7頁/共47頁下圖為不同最小槳矩角對應(yīng)的Cp及λ曲線圖第7頁/共47頁56第8頁/共47頁第8頁/共47頁57相同容量的定槳距和變槳距機組功率曲線的對比第9頁/共47頁相同容量的定槳距和變槳距機組功率曲線的對比第9頁/共47頁58三、變槳系統(tǒng)的硬件組成變槳控制柜內(nèi)的布局第10頁/共47頁三、變槳系統(tǒng)的硬件組成第10頁/共47頁59變槳系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)第11頁/共47頁變槳系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)第11頁/共47頁60線路連接第12頁/共47頁線路連接第12頁/共47頁613.1變槳系統(tǒng)驅(qū)動原理第13頁/共47頁第13頁/共47頁62變槳控制系統(tǒng)實現(xiàn)風力發(fā)電機組的變槳控制，在額定功率以上通過控制葉片槳距角使輸出功率保持在額定狀態(tài)。變槳控制柜主電路采用交流--直流--交流回路，由逆變器為變槳電機供電，變槳電機采用交流異步電機，變槳速率由變槳電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

每個葉片的變槳控制柜，都配備一套由超級電容組成的備用電源，超級電容儲備的能量，在保證變槳控制柜內(nèi)部電路正常工作的前提下，足以使葉片以7°/s的速率，從0°順槳到90°。當來自滑環(huán)的電網(wǎng)電壓掉電時，備用電源直接給變槳控制系統(tǒng)供電，仍可保證整套變槳電控系統(tǒng)正常工作。相比密封鉛酸蓄電池作為備用電源的變槳系統(tǒng)，采用超級電容的變槳控制系統(tǒng)具有下列優(yōu)點：a、充電時間短；b、交流變直流的整流模塊同時作為充電器，無須再單獨配置充放電管理電路；c、超級電容隨使用年限的增加，容量減小的非常小；d、壽命長；e、無須維護；f、體積小，重量輕等優(yōu)點；g、充電時產(chǎn)生的熱量少。第14頁/共47頁變槳控制系統(tǒng)實現(xiàn)風力發(fā)電機組的變槳控制，在額定功率以上通過控63型號：4-BMOD2600-6額定電壓：60VDC總?cè)萘浚?25F總存儲能量：150kJ四組串聯(lián)單組電容電壓：16VDC單組電容容量：500F變槳超級電容四、主要元件的功能原理第15頁/共47頁型號：4-BMOD2600-6變槳超級電容四、主要元件的功能64上面的插頭：5+屏蔽，24VDC，機艙到變槳的安全鏈；中間的插頭：ProfibusDP現(xiàn)場總線，2+屏蔽，10VDC；下面的插頭：4，400VAC，機艙到變槳系統(tǒng)的電源ProfibusDP數(shù)據(jù)傳輸速率：6Mbit/sHarting連接端子第16頁/共47頁上面的插頭：5+屏蔽，24VDC，機艙到變槳的安全鏈；Har65變槳電機類型：IM3001(3相籠型轉(zhuǎn)子異步電機)額定功率：4.5kW，1500rpm，S260min最大轉(zhuǎn)矩：75Nm制動轉(zhuǎn)矩：100Nm額定電壓：29V額定電流：125A額定功率因數(shù)：0.89絕緣等級：F轉(zhuǎn)動慣量：0.0148kgm2防護等級：IP54變槳電機采用交流異步電機，變槳速率由變槳電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（通過逆變器改變供電的頻率來控制電機的轉(zhuǎn)速）。相比采用直流電機調(diào)速的變槳控制系統(tǒng)，在保證調(diào)速性能的前提下，避免了直流電機存在碳刷容易磨損，維護工作量大、成本增加的缺點。第17頁/共47頁變槳電機變槳電機采用交流異步電機，變槳速率由變槳電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)663.2變槳系統(tǒng)主要部件:控制柜內(nèi)部電源及控制檢測部分:1、開關(guān)電源(NG5)2、變槳變頻器(AC2)3、超級電容4、A10自制模塊5、BC3150及beckoff模塊6、溫度檢測（PT100）控制柜外部驅(qū)動及檢測部分:1、變槳電機2、旋轉(zhuǎn)編碼器3、溫度檢測（PT100）4、0°接近開關(guān)及90°限位開關(guān)第18頁/共47頁3.2變槳系統(tǒng)主要部件:第18頁/共47頁67名稱型號功能及端口定義開關(guān)電源ZIVAN功能：將50HZ線電壓400V(三相)交流電輸入轉(zhuǎn)換為60V直流電輸出。

AUX1C\AUX1NO=開關(guān)電源正常輸出信號

額定60V/80AON/OFF=開關(guān)電源工作/停止工作信號

LSENSE電流檢測通道變頻器SW:AC2T2IFWMF145_HYSO4功能：將60VDC轉(zhuǎn)換成三相頻率可變的29VAC

BATT/-BATT為直流輸入,UVW為交流電輸出；

額定48V/450AF3/F9控制變槳電機剎車電磁閥；

E5=自動變槳控制信號；F4=自動變槳使能；

E12=葉片向0度方向變槳信號；E13=葉片向90度方向變槳信號；F6/F12外部過載信號；A10自制模塊

功能：采集超級電容高低電壓；

X4:4=／X4:3分別采集電容高低60V／30V直流輸入電壓；

X4:5=模塊24V電源的接口；X4:9／X4:10=電壓檢測模擬量輸出；

X4:11=電流檢測模擬量輸出旋轉(zhuǎn)編碼器

1=旋邊電源；3/7=正/負向SSI脈沖輸入；5=清零端；8/9=速度和位移反饋；10=反饋旋邊工作正常信號；

第19頁/共47頁名稱型號功能及端口定義開關(guān)電源ZIVAN功能：將50HZ線電68型號：ZivanBatteryChargerNG5輸入電壓：400VAC(+/-15%)輸出電壓：60VDC輸出電流：80ADC優(yōu)點：效率高；體積小；充電時間短；充電不受交流電源變化的約束；能夠提供理想的充電曲線。變槳開關(guān)電源NG5第20頁/共47頁型號：ZivanBatteryChargerNG5變槳69基本原理圖第21頁/共47頁基本原理圖第21頁/共47頁70IMS功率模塊，F(xiàn)lash內(nèi)存，微處理器控制，CanBus

型號：ZapiAC-2電力電子器件：MOSFET開關(guān)頻率：8kHz額定直流輸入電壓：60VDC最大輸出電流：450AAC-2——異步電機用高頻MOSFET逆變器第22頁/共47頁IMS功率模塊，F(xiàn)lash內(nèi)存，微處理器控制，CanBus71基本原理圖第23頁/共47頁基本原理圖第23頁/共47頁72A10自制模塊第24頁/共47頁A10自制模塊第24頁/共47頁73基本原理圖第25頁/共47頁基本原理圖第25頁/共47頁74旋轉(zhuǎn)編碼器25位分辨率，8192脈沖/4096圈格雷碼或二進制碼輸出自診斷功能電子清零可選組件：增量通道A，B；絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器GM400第26頁/共47頁旋轉(zhuǎn)編碼器25位分辨率，8192脈沖/4096圈絕對式旋轉(zhuǎn)編75光電轉(zhuǎn)換電路軸承安裝法蘭光柵碼盤內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)圖第27頁/共47頁光電轉(zhuǎn)換電路軸承安裝法蘭光柵碼盤內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)圖第27頁/共476內(nèi)部基本原理圖絕對位置從碼盤上讀取，在碼盤上，每一位對應(yīng)一個碼道，每個數(shù)位編碼器對應(yīng)一個輸出電路，每一個通道都包含一個光源的接收器，每圈(360°)讀數(shù)完成后，將重復(fù)讀數(shù)輸出。

第28頁/共47頁內(nèi)部基本原理圖絕對位置從碼盤上讀取，在碼盤上，每一位對應(yīng)一個77碼盤的物理成像是通過光敏元件陣列實現(xiàn)的，每位有兩個光敏元件/bit

差分信號信號優(yōu)化第29頁/共47頁碼盤的物理成像是通過光敏元件陣列實現(xiàn)的，每位有兩個光敏元件78這種溫度傳感器是利用導(dǎo)體鉑（pt）的電阻值隨溫度的變化而變化的特性來測量溫度的。通常這樣的溫度傳感器可以測量負200到正500攝氏度的范圍，而且在這個溫度范圍下，鉑的電阻值和溫度具有良好的線性關(guān)系。溫度傳感器（Pt100）第30頁/共47頁這種溫度傳感器是利用導(dǎo)體鉑（pt）的電阻值隨溫度的變化而變化79第31頁/共47頁第31頁/共47頁80接近開關(guān)（Bi5-M18-AP6X-H1141/S34）*帶螺紋的圓筒，M18；*鍍鉻黃銅；*抗交流磁場和直流磁場干擾；*3線直流連接，*10~30VDC；*常開PNP輸出；*連接頭，M12；第32頁/共47頁接近開關(guān)（Bi5-M18-AP6X-H1141/S34）*帶81最大電壓400VAC持續(xù)電流5A最大開關(guān)頻率100/min機械壽命-開關(guān)動作次數(shù)106工作溫度-30~+80oC標準執(zhí)行機構(gòu)形態(tài)C認證UL，CSA重量0.16kg限位開關(guān)第33頁/共47頁最大電壓400VAC持續(xù)電流5A最大開關(guān)頻率100/min機82BC3150KL1104KL1104KL1104KL2408KL3404KL5001KL3204KL4001KL9010變槳控制柜中都有一個總線控制器BC3150，它是每個變槳控制系統(tǒng)的核心，其內(nèi)部有變槳控制程序。此程序一方面負責變槳控制系統(tǒng)與主控制器之間的通信，另一方面負責變槳控制系統(tǒng)外圍信號的采集處理和對變槳執(zhí)行機構(gòu)的控制。緊急狀態(tài)下（例如變槳控制系統(tǒng)突然失去供電或通信中斷），三個變槳控制柜中的控制系統(tǒng)，可以分別利用各自柜內(nèi)超級電容存儲的電能，分別對三個葉片實施90度順槳停機動作。BC3150及beckoff模塊第34頁/共47頁BCKLKLKLKLKLKLKLKLKL變槳控制柜中都有一個83BC3150有一個PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線接口，可在PROFIBUS-DP系統(tǒng)中作為智能從站使用。“緊湊型”總線端子控制器BC3150比較小巧而且經(jīng)濟BC3150通過K-BUS總線擴展技術(shù)，可連接多達255個總線端子。KL1104數(shù)字量輸入端子從現(xiàn)場設(shè)備獲得二進制控制信號，并以電隔離的信號形式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁邔拥淖詣踊瘑卧Ｃ總€總線端子含4個通道，每個通道都有一個LED指示其信號狀態(tài)。KL2408（正極變換）數(shù)字量輸出模塊將自動化控制層傳輸過來的二進制控制信號以電隔離的信號形式傳到設(shè)備層的執(zhí)行機構(gòu)。KL2408有反向電壓保護功能。其負載電流輸出有過載和短路保護功能。每個總線端子含8個通道，每個通道都有一個LED指示其信號狀態(tài)。KL3404模擬量輸入端子可處理-10V和+10V或0V和10V范圍的信號。分辨率為12位，在電隔離的狀態(tài)下被傳送到上一級自動化設(shè)備。在KL3404總線端子中，有4個輸入端為2線制型，并有一個公共的接地電位端。輸入端的內(nèi)部接地為基準電位。

KL5001SSI接口模塊可直接連接SSI傳感器。傳感器電源由SSI接口提供。接口電路產(chǎn)生一個脈沖信號以讀取傳感器數(shù)據(jù)，讀取的數(shù)據(jù)以字的形式傳送到控制器的過程映像區(qū)中。各種操作模式、傳輸頻率和內(nèi)部位寬可以永久地保存在控制寄存器中。KL4001模擬量輸出模塊可輸出0V到10V范圍的信號。該模塊可為處理層提供分辨率為12位的電氣隔離信號。總線端子的輸出通道有一個公共接地電位端。KL4001是單通道型，適用于帶有接地電位的電氣隔離信號。它通過運行LED顯示端子與總線耦合器之間的數(shù)據(jù)交換狀態(tài)。KL3204模擬量輸入端子可直接連接電阻型傳感器。總線端子電路可使用2線制連接技術(shù)連接傳感器。整個溫度范圍的線性度由一個微處理器來實現(xiàn)。溫度范圍可以任意選定。總線端子的標準設(shè)置為：PT100傳感器，分辨率為0.1°C。

第35頁/共47頁BC3150有一個PROFIBUS-DP現(xiàn)84變槳方式分為以下幾種：自動變槳：正常工作，程序控制；手動變槳：調(diào)試、維護；只有當兩只葉片的位置在86度附近，第3只葉片才能朝0度變槳；強制手動變槳：調(diào)試、維護；3只葉片都可以朝0度變槳，不受86度限制；Forward：朝0度變槳；Backward：朝90度變槳注意：強制手動模式中，葉片能在-2°～95°槳距角范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)動，而在非強制手動模式中，若要維護某一葉片，如葉片朝0°方向變槳，其槳距角不能小于5°，如葉片朝90°方向變槳，當碰到限位開關(guān)后，不能再變槳，若要繼續(xù)變槳，可采取強制變槳模式變槳，而其余兩個葉片則要求轉(zhuǎn)到槳距角不能小于86°的位置。強制手動模式時，葉片角度不被任何限定值控制或限制，這樣葉片能轉(zhuǎn)到任何可能的位置，操作不當對機械部件可能引起相當大的損害。五、變槳系統(tǒng)的手動操作第36頁/共47頁變槳方式分為以下幾種：注意：強制手動模式中，葉片能在-2°～85六、變槳系統(tǒng)的維護和故障判斷6.1變槳系統(tǒng)的維護定期檢查變槳控制支架連接螺栓和所有附件連接螺栓是否松動，如有松動，應(yīng)緊固。定期檢查變槳控制柜是否有破損、裂紋、焊縫開裂等現(xiàn)象。定期檢查與變槳控制柜相連的電纜，接頭是否牢固，是否磨損，變槳控制柜風扇是否工作正常。定期檢查漆面的完好程度，檢查門鎖是否完好。定期檢查變槳系統(tǒng)90°限位開關(guān)、0°接近傳感器工作是否正常。第37頁/共47頁六、變槳系統(tǒng)的維護和故障判斷第37頁/共47頁86定期檢查變槳減速器的油位應(yīng)在油窗的1/2處，如果不夠則需要添加，需加油的變槳減速器的葉尖應(yīng)朝下,應(yīng)在油溫低于40℃時進行。變槳減速器第38頁/共47頁定期檢查變槳減速器的油位應(yīng)在油窗的1/2處，如果不夠則需要添87定期檢查變槳軸承的密封圈，擦去泄漏的油脂，密封帶和密封