滑差系統(tǒng)原理與故障處理

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

2、ods on asynchronous machinery? 異步風力發(fā)電機的調(diào)速. Asynchronous WTG speed regulation.SUZLON S82/S88風力發(fā)電機調(diào)速，SUZLON S82/S88 SFS speed regulation.滑差調(diào)速的前世今生. The previous and present life of slip regulation. S82/S88滑差調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成. The structure of SFS of S82/S88.1滑差系統(tǒng)常見故障與處理. Common faults and trouble shooting on SFS

3、. 2Suzlon Energy Ltd.一、風力發(fā)電機為何需要調(diào)速？一、風力發(fā)電機為何需要調(diào)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(diào)速。電動機調(diào)速的目的是為了在不同轉(zhuǎn)速下保持電機的輸出轉(zhuǎn)矩_機械轉(zhuǎn)矩, 相對恒定的速度控制; 而發(fā)電機的調(diào)速是為了在不同轉(zhuǎn)速下保持發(fā)電機輸出轉(zhuǎn)矩_電磁轉(zhuǎn)矩相對恒定的速度控制。3Suzlon Energy Ltd.二、風力發(fā)電機如何調(diào)速？二、

4、風力發(fā)電機如何調(diào)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(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢E1與由轉(zhuǎn)子三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)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(guān)系式 r 是轉(zhuǎn)子機械角速度，異步轉(zhuǎn)速。 1 是轉(zhuǎn)子電磁角速度，同步轉(zhuǎn)速。 2 是轉(zhuǎn)子電磁角速度， 滑差轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子機械轉(zhuǎn)速與定子電磁轉(zhuǎn)速之差）4 1 2 r Suzlon Energy Ltd.（二）（二）B.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

5、量，通過改變轉(zhuǎn)差（電磁）角速度2來控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速滑差調(diào)速。第二類電機： 2 = 1 r r為自變量，轉(zhuǎn)子機械角速度由于負載轉(zhuǎn)矩改變時，通過改變轉(zhuǎn)子繞組的電磁轉(zhuǎn)矩來保持1 不變轉(zhuǎn)矩控制。5Suzlon Energy Ltd.三、異步電機調(diào)速的種類與方法有多少三、異步電機調(diào)速的種類與方法有多少? ? How many kinds of speed regulation methods on asynchronous machinery?6同步轉(zhuǎn)速可變同步轉(zhuǎn)速不變異步機調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級調(diào)速改變定子壓調(diào)速電磁轉(zhuǎn)差離合器、液力偶合器變極對數(shù)調(diào)速變頻調(diào)速異步機的電磁轉(zhuǎn)矩異步機的輸出功率調(diào)速的本質(zhì)：從

6、調(diào)速的本質(zhì)來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩類。Suzlon Energy Ltd.四、異步風力發(fā)電機的調(diào)速四、異步風力發(fā)電機的調(diào)速 Asynchronous WTG speed regulation.（一）、風力發(fā)電機種類： 鼠籠式雙速發(fā)電機 轉(zhuǎn)子串電阻滑差調(diào)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(diào)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(diào)速控制）。7Suzlon Energy Ltd.五、蘇司蘭五、蘇司蘭 S82/S88風力發(fā)電機調(diào)速風力發(fā)電機調(diào)速SUZLON S82/S88 SF

7、S speed regulation.（一）S82/S88控制框圖8Suzlon 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(shè)定”，是“粗控”，是“慢控”。SFS控制是“工作點附近調(diào)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(zhuǎn)速；而SFS控制系統(tǒng)給出了一個滑差，使得風力發(fā)電機工作在一個圍繞在某一目標轉(zhuǎn)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(wǎng)的沖擊大大降低, 使得電機承受的機械轉(zhuǎn)矩沖擊大大降低. 使得因變漿而引

8、起的電網(wǎng)閃變大大降低, 是一種簡單, 實用性價比最高的柔性并網(wǎng).9Suzlon 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(zhuǎn)矩（負載轉(zhuǎn)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 reduce mechanical loads in the turbine. 手段： 調(diào)節(jié)外接電阻值來控制轉(zhuǎn)子電流，實現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩的控制，該方法經(jīng)常被用于電動機的轉(zhuǎn)矩控制；它也完全可以用

9、在發(fā)電機上，通過對轉(zhuǎn)子電流的控制來實現(xiàn)輸出功率的控制（由于電網(wǎng)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. This control can also be used to create a constant torque respectively constant power for

10、 generator systems only by adjusting the rotor resistor.10Suzlon Energy Ltd.六、滑差調(diào)速的前世今生六、滑差調(diào)速的前世今生. The previous and present life of slip regulation.（一).什么是滑差調(diào)速？ 從功率損耗角度來看異步機調(diào)速可分為三類： 1。無轉(zhuǎn)差率損耗型 2。有轉(zhuǎn)差率無損耗型 3。轉(zhuǎn)差率回饋型 改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速都是滑差調(diào)速，或者叫轉(zhuǎn)差率損耗調(diào)速。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速就是一種最基本最典型的轉(zhuǎn)差率損耗形調(diào)速特點： 1。軟機械特性。 速度變化顯著，電磁轉(zhuǎn)矩變化較小。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)

11、速。 2。有轉(zhuǎn)差率損耗，輸入與輸出功率之差即轉(zhuǎn)差率損耗。 11Suzlon Energy Ltd.1。軟機械特性。軟機械特性12Suzlon Energy Ltd.2。轉(zhuǎn)差率損耗。轉(zhuǎn)差率損耗等效電路分析等效電路分析13Suzlon Energy Ltd.（二）、早期的滑差調(diào)速（二）、早期的滑差調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻轉(zhuǎn)子串電阻14Suzlon Energy Ltd.（三）、風力發(fā)電機滑差調(diào)速特性曲線（三）、風力發(fā)電機滑差調(diào)速特性曲線151、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(diào)速、異步發(fā)電機串電阻調(diào)速16Suzlon Energy Ltd.（三）、（三）、S82

12、/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-2：18Suzlon Energy Ltd.七、七、S82/S88滑差調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成滑差調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成. The structure of SFS of S82/S88.191。軟件構(gòu)成：Software layers：BIOSCan-StackFirmware.Suzlon Energy Ltd.2。硬件構(gòu)成：控制箱，電阻箱。硬件構(gòu)成：控制箱，電阻箱。20Suzlon Energy Ltd.3。SFS控制柜原理圖控

13、制柜原理圖-1。21Suzlon Energy Ltd.3。SFS控制柜原理圖控制柜原理圖-2。22Suzlon 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 23Suzlon 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