風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)培訓(xùn)

1、十一、電控系統(tǒng)簡介十一、電控系統(tǒng)簡介 NCC3NCC30 0 機(jī)艙控制柜機(jī)艙控制柜NCC300690VAC動力電路定子接觸器線路保險(xiǎn)避雷保護(hù)400VAC輔助電路偏航變頻器繼電器等NCC310控制系統(tǒng)PLC控制面板接觸繼電器開關(guān)UPS系統(tǒng)除了電池之外的電源NCC320LSC電網(wǎng)側(cè)功率變頻器GSC電機(jī)側(cè)功率變頻器Crowbar單元濾波單元網(wǎng)側(cè)接觸器控制柜內(nèi)電氣元件分布控制柜內(nèi)電氣元件分布3電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其

2、它系統(tǒng)其它系統(tǒng)4 控制系統(tǒng)主要分為兩部分：通信回路控制面板遠(yuǎn)程WPM遠(yuǎn)程WPM軟件的操作方法和現(xiàn)場控制面板基本一致，建議在掌握控制面板的使用方法后，再學(xué)習(xí)WPM軟件的使用。567ControlControl控制面板控制面板 優(yōu)點(diǎn)只有一個接口位于控制柜NCC310柜門連接到主站PLC位于控制柜TBC100柜門連接到塔基PLC不需要額外的操作軟件簡單、使用、可靠8 可以操作的對象： 風(fēng)機(jī)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(guān)操作 偏航的操作 油冷系統(tǒng)的操作 水冷系統(tǒng)的操作 加熱系統(tǒng)的操作ControlControl控制面板控制面板9 可以查看的參數(shù)信息 風(fēng)機(jī)所處的狀態(tài) 例如

3、：運(yùn)行、停機(jī)、故障 查看即時(shí)的故障信息 例如：故障代碼、簡單描述 各個設(shè)備的即時(shí)參數(shù) 例如：溫度、電壓、角度 各個設(shè)備所處的狀態(tài) 例如：啟動、停止 信息的記錄 例如：發(fā)電量、發(fā)電時(shí)間、耗電量ControlControl控制面板控制面板10ControlControl控制面板控制面板11ControlControl菜單內(nèi)容菜單內(nèi)容12ControlControlWPMWPM13主程序界面ControlControlWPMWPM14群操作ControlControlWPMWPM15風(fēng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電狀態(tài)不在線狀態(tài)故障狀態(tài)ControlControlWPMWPM16查看某臺風(fēng)機(jī)的詳細(xì)信息單擊主界面內(nèi)某臺風(fēng)

4、機(jī)即可ControlControlWPMWPM17 某臺風(fēng)機(jī)主界面ControlControlWPMWPM18命令欄詳細(xì)信息ControlControlWPMWPM19實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)ControlControlWPMWPM20Spe.Con發(fā)電機(jī)檢測速度Spe.Rot輪轂檢測速度速度ControlControlWPMWPM21變槳IhububTor 變槳電機(jī)力矩IhububTor 變槳電機(jī)力矩IhububTor 變槳電機(jī)力矩HubPos001 葉片1角度HubPos002 葉片2角度HubPos003 葉片3角度ControlControlWPMWPM22溫 度ControlControlWPMWP

5、M23歷史數(shù)據(jù)-故障ControlControlWPMWPM24歷史數(shù)據(jù)-故障ControlControlWPMWPM25歷史數(shù)據(jù)-總計(jì)數(shù)器ControlControlWPMWPM26歷史數(shù)據(jù)-功率曲線風(fēng)頻發(fā)電量ControlControlWPMWPM27電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其它系統(tǒng)其它系統(tǒng)28偏航系統(tǒng)的功能是什么?- 在安裝時(shí)配合葉輪吊裝- 調(diào)整機(jī)艙方向，最大限度的吸收風(fēng)能組成- 風(fēng)速風(fēng)向儀- 偏航變頻器

6、- 偏航電機(jī)- 旋轉(zhuǎn)編碼器工作情況- 偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機(jī)的動作- 四個偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的- 偏航計(jì)數(shù)器對偏航角度進(jìn)行計(jì)算，反饋報(bào)警信號- 左右方向偏航極限限制報(bào)警偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng)風(fēng)速風(fēng)向儀風(fēng)速風(fēng)向儀 工作概況 工作原理 信號采集和通訊協(xié)議30工作概況工作概況 SL1500風(fēng)力發(fā)電機(jī)組目前使用的是超聲波風(fēng)速風(fēng)向測試儀。 風(fēng)速儀可以測量風(fēng)速、風(fēng)向、和外界溫度。 通過防雷模塊、串行通訊數(shù)據(jù)線傳給從站PLC。 通過對風(fēng)向的測試，確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與正風(fēng)向之間的夾角。 通過對風(fēng)速的檢測，從而限制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)31 風(fēng)速范圍065m/s 風(fēng)向范圍0360 溫度范圍-

7、40+70C 加熱功能工作概況工作概況32工作原理工作原理33信號采集和通訊協(xié)議信號采集和通訊協(xié)議偏航系統(tǒng)的功能是什么?- 在安裝時(shí)配合葉輪吊裝- 調(diào)整機(jī)艙方向，最大限度的吸收風(fēng)能組成- 風(fēng)速風(fēng)向儀- 偏航變頻器- 偏航電機(jī)- 旋轉(zhuǎn)編碼器工作情況- 偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機(jī)的動作- 四個偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的- 偏航計(jì)數(shù)器對偏航角度進(jìn)行計(jì)算，反饋報(bào)警信號- 左右方向偏航極限限制報(bào)警35偏航變頻器偏航變頻器 偏航變頻器與從站PLC連接，PLC通過CAN總線與偏航變頻器通訊。 偏航變頻器內(nèi)部有獨(dú)立的程序。PLC內(nèi)對偏航變頻器有設(shè)置程序。 偏航變頻器需要380VAC，經(jīng)過PL

8、C的程序要求，控制偏航變頻器動作。36 偏航用變頻器為開環(huán)系統(tǒng)。 硬件上，偏航用變頻器采用了一拖多的控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：即一臺變頻器控制四臺電機(jī)。 軟件上，變槳用變頻器采用開環(huán)控制，由PLC接受凸輪的位置反饋信號，并向變頻器發(fā)出速度控制指令、啟動時(shí)間等信息，從而調(diào)節(jié)了偏航角度。偏航變頻器偏航變頻器37偏航變頻器存在以下兩種操作模式：PLC模式偏航變頻器在PLC模式下工作，由PLC經(jīng)過CANopen將相關(guān)頻率和啟動/停止命令傳送給偏航變頻器。命令信號也決定了偏航的方向。手動模式手動模式通過連接手動控制盒連接完成。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

9、入信號R（手動偏航）：向右偏航偏航變頻器偏航變頻器38手動偏航手動偏航 利用三相380V交流電源和手動控制盒即可實(shí)現(xiàn)。偏航系統(tǒng)的功能是什么?- 在安裝時(shí)配合葉輪吊裝- 調(diào)整機(jī)艙方向，最大限度的吸收風(fēng)能組成- 風(fēng)速風(fēng)向儀- 偏航變頻器- 偏航電機(jī)- 旋轉(zhuǎn)編碼器工作情況- 偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機(jī)的動作- 四個偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的- 偏航計(jì)數(shù)器對偏航角度進(jìn)行計(jì)算，反饋報(bào)警信號- 左右方向偏航極限限制報(bào)警40偏航電機(jī)偏航電機(jī) 偏航電機(jī)的額定工作電壓是380VAC，額定功率2.2kW 偏航電機(jī)通過偏航齒輪箱與偏航大齒圈咬合。 偏航電機(jī)有溫度控制開關(guān)保護(hù)電機(jī)在正常溫度范圍內(nèi)工作

10、。41剎車反饋 溫度控制開關(guān)偏航電機(jī)偏航電機(jī)偏航系統(tǒng)的功能是什么?- 在安裝時(shí)配合葉輪吊裝- 調(diào)整機(jī)艙方向，最大限度的吸收風(fēng)能組成- 風(fēng)速風(fēng)向儀- 偏航變頻器- 偏航電機(jī)- 旋轉(zhuǎn)編碼器工作情況- 偏航變頻器與PLC連接，控制偏航電機(jī)的動作- 四個偏航電機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，達(dá)到偏航目的- 偏航計(jì)數(shù)器對偏航角度進(jìn)行計(jì)算，反饋報(bào)警信號- 左右方向偏航極限限制報(bào)警43旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器 旋轉(zhuǎn)編碼器主要執(zhí)行兩個任務(wù)第一，檢測機(jī)艙偏航超出工作位置。第二，計(jì)算偏航旋轉(zhuǎn)角度。44電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系

11、統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其它系統(tǒng)其它系統(tǒng)45為什么我們需要制動器?應(yīng)用于以下情況： - 過速 - 緊急停機(jī)- 風(fēng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)時(shí)- 為了鎖上葉輪鎖BrakeBrake主要功能主要功能46 剎車壓力傳感器 剎車調(diào)整傳感器 剎車打開反饋 剎車調(diào)整反饋 剎車警告?zhèn)鞲衅?剎車片磨損報(bào)警BrakeBrake傳感器傳感器47電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其它系統(tǒng)其它系統(tǒng)48OilO

12、il原則原則油冷的目的是什么?- 為齒輪箱潤滑- 冷卻齒輪油組成- 齒輪箱- 油冷泵、過濾器、溫度傳感器- 油冷風(fēng)扇工作情況- 到齒輪箱和冷卻系統(tǒng)分兩套回路- 由參數(shù)的設(shè)定而決定油路49電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其它系統(tǒng)其它系統(tǒng)50WaterWater 為什么要有水冷系統(tǒng)？ 對發(fā)電機(jī)、變頻器、機(jī)柜進(jìn)行冷卻。 組成 水泵、溫度感應(yīng)模塊 沒有風(fēng)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(yīng)

13、模塊在軟件中不起作用51WaterWater52水管分布水管分布53電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其它系統(tǒng)其它系統(tǒng)54ConverterConverter55ConverterConverter56功能介紹功能介紹變頻器具有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)元件按20年使用壽命設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可在恒定的轉(zhuǎn)矩或功率下工作，突變轉(zhuǎn)矩和作用在機(jī)械部件上的合力被有效地減到最小，因此使用壽命更長。變頻器可以通過控制柜上的按鈕、PC機(jī)或者自動控制系統(tǒng)來操

14、作。當(dāng)發(fā)出啟動信號時(shí)，變頻器可在設(shè)定的速度范圍內(nèi)自動運(yùn)行或者由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)控制變頻器自動運(yùn)行。緊湊、體積小。防護(hù)等級為IP55，有效的防塵防水。冷卻系統(tǒng)采用空水冷冷卻方式。功率變頻器內(nèi)部通過位于柜側(cè)的空氣水換熱器進(jìn)行冷卻。此外在功率變頻器內(nèi)有一套專門冷卻功率半導(dǎo)體的空氣水換熱器。有效散熱、防止變頻器溫度過高，保護(hù)器件和系統(tǒng)。57 發(fā)電機(jī)用變頻器。 硬件上，發(fā)電機(jī)用變頻器為IGBT整流變頻器，SVPWM(空間矢量脈寬調(diào)制 )技術(shù)。功能介紹功能介紹58 發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連。 功率容量上，兩倍于網(wǎng)側(cè)變頻器。 軟件上，發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器采用矢量控制，接受來自發(fā)電機(jī)的速度反饋并進(jìn)行

15、解藕。功能介紹功能介紹59 電機(jī)側(cè)變頻器發(fā)電機(jī)力矩控制功率因數(shù)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)同步速度監(jiān)視Crowbar觸發(fā)功能介紹功能介紹60 網(wǎng)側(cè)變頻器與電網(wǎng)連接。功能介紹功能介紹61 電網(wǎng)側(cè)變頻器控制DC母線預(yù)充電線路濾波同步處理電網(wǎng)監(jiān)視功能介紹功能介紹62變速恒頻發(fā)電機(jī)組具有以下優(yōu)點(diǎn)：雙饋異步發(fā)電機(jī)只處理轉(zhuǎn)差能量就可以控制電機(jī)的力矩和無功功率，降低了變頻器的造價(jià)。變頻器的最大容量僅為總機(jī)組容量的1/3左右。在最大輸出功率時(shí)，轉(zhuǎn)子和定子共發(fā)出1.5MW的電能。轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié),調(diào)速范圍為發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速的33.3。降低控制系統(tǒng)成本、減少系統(tǒng)損耗，提高效率。功率因數(shù)可調(diào)，發(fā)電機(jī)組具有無功功率控制能力，功率因數(shù)可恒為1

16、。根據(jù)需要，功率因數(shù)可在額定電壓下最大達(dá)到容性0.95，感性0.90。低風(fēng)速時(shí)能夠根據(jù)風(fēng)速變化，在運(yùn)行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；高風(fēng)速時(shí)儲存或釋放風(fēng)能量，提高傳動系統(tǒng)的柔性，使功率輸出更加平穩(wěn)。先進(jìn)的雙PWM變頻器，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。變速恒頻技術(shù)大幅延長了核心部件的使用壽命，同時(shí)顯著提高發(fā)電量。 63直驅(qū)發(fā)電機(jī)能量流圖直驅(qū)發(fā)電機(jī)能量流圖93.2% 電網(wǎng)電網(wǎng)100%變頻器變頻器發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)4.0%2.8%功率損耗功率損耗 功率損耗功率損耗64雙饋感應(yīng)電機(jī)能量流圖雙饋感應(yīng)電機(jī)能量流圖77.8% 100%19.4%0.8% 能量損耗能量損耗變頻器變頻器18.6%96.4% 電網(wǎng)電網(wǎng)2.8%發(fā)電

17、機(jī)發(fā)電機(jī)65交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，其中省略了變壓器、濾波器等構(gòu)件。其中定子接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組由頻率、相位、幅值都可以調(diào)節(jié)的三相低頻交流勵磁電流66并網(wǎng)過程演示并網(wǎng)過程演示67電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其它系統(tǒng)其它系統(tǒng)68PitchPitch主要功能主要功能為什么要有變槳系統(tǒng)？ 在風(fēng)速小于目標(biāo)風(fēng)速時(shí)，通過調(diào)整葉片角度，來得到最佳的發(fā)電功率。 當(dāng)風(fēng)速大于目標(biāo)風(fēng)速時(shí)，變槳系統(tǒng)調(diào)節(jié)葉片角度，控

18、制風(fēng)機(jī)的速度和功率維持在一個最優(yōu)的水平。 當(dāng)安全鏈斷開的時(shí)候，把葉片轉(zhuǎn)到順槳位置（安全運(yùn)行），把風(fēng)輪當(dāng)成一個空氣動力學(xué)的剎車來使用。 利用風(fēng)和葉輪的相互作用，減小擺動從而將機(jī)械負(fù)載最小化。變槳系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)的？- 從站PLC發(fā)出命令- 電氣變槳系統(tǒng)，3個由變頻器控制的變槳伺服電機(jī)間接變速裝置。- 機(jī)艙內(nèi)的電池系統(tǒng)。69輪轂軸承小齒輪避雷裝置玻璃鋼外殼PitchPitch70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(guān)緩沖器極限工作位置開關(guān)極限工作位置撞塊輪轂罩分隔壁導(dǎo)流帽PitchPitch71滑環(huán)系統(tǒng)每個葉片一個配備 - 變槳機(jī)柜 - 變槳驅(qū)動 (齒輪箱, 補(bǔ)助馬達(dá)間接變速 裝置,

19、編碼器，飛輪單元，剎車) - 接近傳感器 - 工作位置開關(guān) 變槳機(jī)柜包括 - 變槳變頻器, 剎車斷路器, - 總開關(guān), 230VAC 工組插頭 - 機(jī)柜加熱器 - 繼電器PitchPitch72 與其他類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，減少了元件的數(shù)量。 剎車系統(tǒng)有完整的空氣動力學(xué)故障保護(hù)。 輪轂內(nèi)沒有電池。PitchPitch73PitchPitch74 變槳用變頻器為伺服系統(tǒng)。 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(jī)。 軟件上，變槳用變頻器采用矢量控制，并進(jìn)行位置控制，從而對槳葉角度進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)。PitchPitch75風(fēng)向風(fēng)向順槳位置順槳位置變槳電機(jī)小齒輪變槳

20、電機(jī)小齒輪變槳齒輪邊緣變槳齒輪邊緣工作位置工作位置8686PitchPitch76兩個獨(dú)立的剎車系統(tǒng)：電氣機(jī)械PitchPitch77電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其它系統(tǒng)其它系統(tǒng)78 BatteryBattery79 BatteryBattery80用途用途 - 電池通過整流橋連接到普通的直流電源供電單元，確保變槳系統(tǒng)供電不會中斷。- 風(fēng)機(jī)在自動運(yùn)行時(shí)，首先要檢查電池系統(tǒng)是否正常。加熱加熱- 溫度傳感器在電池柜內(nèi)，

21、并由PLC控制。當(dāng)溫度在零度以下時(shí)，機(jī)柜加熱啟用。- 加熱控制通過PLC執(zhí)行。 BatteryBattery81電控部分主要由以下系統(tǒng)組成電控部分主要由以下系統(tǒng)組成： 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng) 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) 油冷系統(tǒng)油冷系統(tǒng) 水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng) 變頻器變頻器 變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng) 電池系統(tǒng)電池系統(tǒng) 安全鏈安全鏈 其它系統(tǒng)其它系統(tǒng)82 Safety ChainSafety Chain安全鏈的目的是什么？保護(hù)風(fēng)機(jī)GL證書的一部分保護(hù)風(fēng)機(jī)的最后一道防線注意：必須檢測決不允許修改錯誤是很嚴(yán)重的8324VDC24VDC供電供電, , 熔絲，急停熔絲，急停發(fā)電機(jī)超速發(fā)電機(jī)超速振動開關(guān)振動開關(guān)輪糓超速輪糓超速看門狗看門狗制動器位置制動器位置工作位置工作位置變槳驅(qū)動變槳驅(qū)動存儲繼電器存儲繼電器輪糓超速輪糓超速三個葉片故障三個