滑差系統(tǒng)原理與故障處理

1、Suzlon Energy Ltd. 1 Suzlon wind farm in Utah, USA 滑差系統(tǒng)原理與故障處理 SFS control principle and trouble shooting Suzlon Energy Ltd. 滑差系統(tǒng)原理與故障處理滑差系統(tǒng)原理與故障處理 目錄 1風力發(fā)電機為何需要調速？Why the speed regulation is necessary on WTG? 2風力發(fā)電機如何調速？How does a WTG regulate its speed? 3異步電機調速的種類與方法有多少? How many kinds of speed re

2、gulation methods on asynchronous machinery? 4 異步風力發(fā)電機的調速. Asynchronous WTG speed regulation. 5SUZLON S82/S88風力發(fā)電機調速，SUZLON S82/S88 SFS speed regulation. 6滑差調速的前世今生. The previous and present life of slip regulation. 7S82/S88滑差調速系統(tǒng)構成. The structure of SFS of S82/S88. 8滑差系統(tǒng)常見故障與處理. Common faults and tr

3、ouble shooting on SFS. 2 Suzlon Energy Ltd. 一、風力發(fā)電機為何需要調速？一、風力發(fā)電機為何需要調速？ Why we need speed regulation to a WTG 火電，水電，核電動力源比較穩(wěn)定， 可以將速度控制在一個恒定的速度 點，所以都用同步發(fā)電機， 而風電 場，由于風力大小是無法控制的， 所以要用變速發(fā)電機，每時每刻都 使發(fā)電機工作在最優(yōu)狀態(tài)，這就需 要調速。 電動機調速的目的是為了在不同轉 速下保持電機的輸出轉矩_機械轉 矩, 相對恒定的速度控制; 而發(fā)電機 的調速是為了在不同轉速下保持發(fā) 電機輸出轉矩_電磁轉矩相對恒定 的速度

4、控制。 3 Suzlon Energy Ltd. 二、風力發(fā)電機如何調速？二、風力發(fā)電機如何調速？ How does a WTG regulate its speed? （一）、由電機學基本原理可知：（一）、由電機學基本原理可知： 對于任何交流電機，在穩(wěn)態(tài)運行時由定子三相電流產生的旋轉磁勢 E1與由轉子三相電流產生的旋轉磁勢E2, 兩者在空間上必須保持相 對靜止。 這一原則可表達成如下關系式 r 是轉子機械角速度，異步轉速。 1 是轉子電磁角速度，同步轉速。 2 是轉子電磁角速度， 滑差轉速（轉子機械轉速與定子電磁轉速之差） 4 1 2 r Suzlon Energy Ltd. （二）（二）B

5、.T 卡楊諾夫卡楊諾夫”廣義同步論廣義同步論”: 第一類電機: r= 1 2 ; 2 為自變量，通過改變轉差（電磁）角速度2來控制轉 子轉速滑差調速。 第二類電機： 2 = 1 r r為自變量，轉子機械角速度由于負載轉矩改變時，通過 改變轉子繞組的電磁轉矩來保持1 不變轉矩控制。 5 Suzlon Energy Ltd. 三、異步電機調速的種類與方法有多少三、異步電機調速的種類與方法有多少? ? How many kinds of speed regulation methods on asynchronous machinery? 6 同步轉速可變 同步轉速不變 異步機調速 轉子串電阻調速、

6、 串級調速 改變定子壓調速 電磁轉差離合器、液力偶合器 變極對數調速 變頻調速 異步機的電磁轉矩 異步機的輸出功率 調速的本質：從調速的本質來看，不同的調速方式無非是 改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉兩類。 Suzlon Energy Ltd. 四、異步風力發(fā)電機的調速四、異步風力發(fā)電機的調速 Asynchronous WTG speed regulation. （一）、風力發(fā)電機種類： 鼠籠式雙速發(fā)電機 轉子串電阻滑差調速發(fā)電機 雙饋異步發(fā)電機 全功率變頻發(fā)電機 （二）、風力發(fā)電機調速 無非從兩個方面入手： 一是變漿控制-位置控制（變漿司服控制）， 二是電機控制-速度控制（電機調速控制

7、）。 7 Suzlon Energy Ltd. 五、蘇司蘭五、蘇司蘭 S82/S88風力發(fā)電機調速風力發(fā)電機調速 SUZLON S82/S88 SFS speed regulation. （一）S82/S88控制框圖 8 Suzlon Energy Ltd. （二）、兩個獨立的控制系統(tǒng)（二）、兩個獨立的控制系統(tǒng)變漿控制與滑差控制（變漿控制與滑差控制（SFS） 兩個獨立的控制系統(tǒng)協(xié)同工作達到動態(tài)最優(yōu)穩(wěn)定： 變漿控制-是“工作點設定”，是“粗控”，是“慢控”。 SFS控制是“工作點附近調節(jié)”，是“精控”，是“快控”。 變漿控制系統(tǒng)給出了一定風速下的目標轉速；而SFS控制系統(tǒng)給出了一 個滑差，使得風

8、力發(fā)電機工作在一個圍繞在某一目標轉速附近的動態(tài) 最優(yōu)穩(wěn)定狀態(tài)。 SFS 控制使得風力發(fā)電機對電網的沖擊大大降低, 使得電機承受的機械 轉矩沖擊大大降低. 使得因變漿而引起的電網閃變大大降低, 是一種簡 單, 實用性價比最高的柔性并網. 9 Suzlon Energy Ltd. （三）、（三）、SFS 系統(tǒng)的目的與手段系統(tǒng)的目的與手段 目的： 控制功率的輸出，穩(wěn)定電磁轉矩（負載轉矩）,滑差范圍0-16%. To control the power output of the asynchronous generator over a slip range of up to 16% to redu

9、ce mechanical loads in the turbine. 手段： 調節(jié)外接電阻值來控制轉子電流，實現電磁轉矩的控制，該方法經常 被用于電動機的轉矩控制；它也完全可以用在發(fā)電機上，通過對轉子 電流的控制來實現輸出功率的控制（由于電網電壓是穩(wěn)定的）。 To realize elec-mag torque control by changing the rotor resistance is well know from literature and usually used to enlarge the starting torque of asynchronous machines

10、. This control can also be used to create a constant torque respectively constant power for generator systems only by adjusting the rotor resistor. 10 Suzlon Energy Ltd. 六、滑差調速的前世今生六、滑差調速的前世今生. The previous and present life of slip regulation. （一).什么是滑差調速？ 從功率損耗角度來看異步機調速可分為三類： 1。無轉差率損耗型 2。有轉差率無損耗型 3

11、。轉差率回饋型 改變轉差率的調速都是滑差調速，或者叫轉差率損耗調速。轉子串電 阻調速就是一種最基本最典型的轉差率損耗形調速 特點： 1。軟機械特性。 速度變化顯著，電磁轉矩變化較小。屬于恒轉矩調 速。 2。有轉差率損耗，輸入與輸出功率之差即轉差率損耗。 11 Suzlon Energy Ltd. 1。軟機械特性。軟機械特性 12 Suzlon Energy Ltd. 2。轉差率損耗。轉差率損耗等效電路分析等效電路分析 13 Suzlon Energy Ltd. （二）、早期的滑差調速（二）、早期的滑差調速轉子串電阻轉子串電阻 14 Suzlon Energy Ltd. （三）、風力發(fā)電機滑差調

12、速特性曲線（三）、風力發(fā)電機滑差調速特性曲線 15 1、異步電動機機械特性曲線 Suzlon Energy Ltd. 2、異步發(fā)電機串電阻調速、異步發(fā)電機串電阻調速 16 Suzlon Energy Ltd. （三）、（三）、S82/S88 SFS特性曲線及工作區(qū)域特性曲線及工作區(qū)域-1： 17 特性曲線： Suzlon Energy Ltd. （三）、（三）、S82/S88 SFS特性曲線及工作區(qū)域特性曲線及工作區(qū)域-2： 18 Suzlon Energy Ltd. 七、七、S82/S88滑差調速系統(tǒng)構成滑差調速系統(tǒng)構成. The structure of SFS of S82/S88. 1

13、9 1。軟件構成： Software layers：BIOSCan-StackFirmware. Suzlon Energy Ltd. 2。硬件構成：控制箱，電阻箱。硬件構成：控制箱，電阻箱 。 20 Suzlon Energy Ltd. 3。SFS控制柜原理圖控制柜原理圖-1。 21 Suzlon Energy Ltd. 3。SFS控制柜原理圖控制柜原理圖-2。 22 Suzlon Energy Ltd. 八、滑差系統(tǒng)常見故障與處理八、滑差系統(tǒng)常見故障與處理 common faults analysis and trouble shooting （一）、常見故障 1。故障指示： state 1: system off LED off state 2: system on LED on state 4: normal error LED blinks slowly state 5: error with crowbar firing LED blinks fast state 6: edge detection 23 Suzlon Energy Ltd. 2。狀態(tài)字。狀態(tài)字 24 可以通過M-Manager 進行程序固件的上裝下載，查看修改。 SuzMON 是一個正在開發(fā)的通信工具軟件。 Suzlon Energy Ltd. （二）故障處理（二）故障處