風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理應(yīng)用課件第6章

1、第六章 控制系統(tǒng)第六章 控制系統(tǒng)第一節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)安全保護(hù)第三節(jié)信號測量第四節(jié)人機(jī)界面第一節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)安全保護(hù)第一節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能一、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)二、主控系統(tǒng)硬件三、控制系統(tǒng)的功能第一節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能一、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)二、主控一、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖6-1控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)一、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖6-1控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)一、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖6-2微機(jī)控制原理1微機(jī)2A/D轉(zhuǎn)換模塊3風(fēng)向儀4風(fēng)速計(jì)5頻率計(jì)6電壓表7電流表8控制機(jī)構(gòu)9其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)10液壓缸11偏航電動機(jī)12其他傳感器13顯示器14鍵盤一、控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖6-2微機(jī)控制原理

2、1微機(jī)2二、主控系統(tǒng)硬件圖6-3主控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)二、主控系統(tǒng)硬件圖6-3主控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)三、控制系統(tǒng)的功能三、控制系統(tǒng)的功能第二節(jié)安 全 保 護(hù)一、機(jī)組運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)二、微控制器抗干擾保護(hù)系統(tǒng)三、安全鏈第二節(jié)安 全 保 護(hù)一、機(jī)組運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)二、微控制器一、機(jī)組運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)1.大風(fēng)保護(hù)安全系統(tǒng)2.電網(wǎng)失電保護(hù)3.參數(shù)越限保護(hù)1)超速保護(hù)：當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器檢測到發(fā)電機(jī)或風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的110% 時，控制器將給出正常關(guān)機(jī)指令；防止風(fēng)輪超速，采取硬件設(shè)置超速上限，此上限高于軟件設(shè)置的超速上限，一般在低速軸處設(shè)置風(fēng)輪轉(zhuǎn)速傳感器，一旦超出檢測上限，就引發(fā)安全保護(hù)系統(tǒng)動作。2)超電壓保護(hù)：超電

3、壓保護(hù)是指對電氣裝置元件遭到的瞬間高壓沖擊所進(jìn)行的保護(hù)，通常對控制系統(tǒng)交流電源進(jìn)行隔離穩(wěn)壓保護(hù)，同時裝置加高壓瞬態(tài)吸收元件，提高控制系統(tǒng)的耐高壓能力。一、機(jī)組運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)1.大風(fēng)保護(hù)安全系統(tǒng)2.電網(wǎng)失電保一、機(jī)組運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)3)超電流保護(hù)：控制系統(tǒng)所有的電器電路(除安全鏈外)都必須加過電流保護(hù)器，如熔絲、斷路器等。4.振動保護(hù)5.開機(jī)保護(hù)6.關(guān)機(jī)保護(hù)一、機(jī)組運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)3)超電流保護(hù)：控制系統(tǒng)所有的電器電二、微控制器抗干擾保護(hù)系統(tǒng)圖6-4微機(jī)控制器抗干擾系統(tǒng)的組成二、微控制器抗干擾保護(hù)系統(tǒng)圖6-4微機(jī)控制器抗干擾系統(tǒng)的組三、安全鏈圖6-5安全鏈組成三、安全鏈圖6-5安全鏈組成第三節(jié)

4、信 號 測 量一、需要檢測的信號二、主要信號測量技術(shù)第三節(jié)信 號 測 量一、需要檢測的信號二、主要信號測量技一、需要檢測的信號1)速度信號：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、偏航轉(zhuǎn)速和方向等。2)溫度信號：主軸承溫度、齒輪箱油溫、液壓油油溫、齒輪箱軸承溫度、發(fā)電機(jī)軸承溫度、發(fā)電機(jī)繞組溫度、環(huán)境溫度、電器柜內(nèi)溫度、制動器摩擦片溫度等。3)位置信號：槳距角、葉尖擾流器位置、風(fēng)輪偏角等。4)電氣特性：電網(wǎng)電流、電壓、功率因數(shù)、電功率、電網(wǎng)頻率、接地故障、逆變器運(yùn)行信息等。5)液流特性：液壓或氣壓、液壓油位等。6)運(yùn)動和力特性：振動加速度、軸轉(zhuǎn)矩、齒輪箱振動、葉根彎矩等。7)環(huán)境條件：風(fēng)速、風(fēng)向、濕度等。一、需要

5、檢測的信號1)速度信號：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、偏航轉(zhuǎn)二、主要信號測量技術(shù)1.測量儀表的分類及構(gòu)成二、主要信號測量技術(shù)1.測量儀表的分類及構(gòu)成二、主要信號測量技術(shù)圖6-6數(shù)字式儀表的構(gòu)成2.基本電量測量(1)互感器互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用于分別向測量儀表、繼電器的電壓和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況，是一種專供測量儀表、控制及保護(hù)設(shè)備用的特殊變壓器。1)電磁式電壓互感器：電磁式電壓互感器的工作原理和結(jié)構(gòu)與電力變壓器相似，只是容量較小，通常只有幾十伏安或幾百伏安。二、主要信號測量技術(shù)圖6-6數(shù)字式儀表的構(gòu)成2.基本電量測二、主要信號測量技術(shù)圖6-7電壓互感器的

6、接線二、主要信號測量技術(shù)圖6-7電壓互感器的接線二、主要信號測量技術(shù)2)電流互感器：電流互感器的作用是將高壓電流和低壓大電流變換成電壓較低的小電流，提供給儀表使用。二、主要信號測量技術(shù)2)電流互感器：電流互感器的作用是將高壓二、主要信號測量技術(shù)圖6-8電流互感器的接線二、主要信號測量技術(shù)圖6-8電流互感器的接線二、主要信號測量技術(shù)(2)電量變送器對風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電量進(jìn)行自動檢測或?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行自動控制時，需要使用電量變送器，將被測電量變換成標(biāo)準(zhǔn)的直流電信號(一般為420mA的電流信號或05V的電壓信號)。1)電流、電壓變送器：電壓、電流變送器有平均值變送器和有效值變送器，交流電壓、電流測

7、量時，常使用有效值變送器，變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓或電流信號的大小與被測交流電壓或電流的有效值成正比。2)功率變送器：功率變送器可以把被測電功率變換成與之成比例變化的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓或電流信號。(3)電壓與電流的測量電壓和電流是兩個最基本的電量。1)用指示式儀表測量：進(jìn)行電壓、電流測量時，常選用指示式電工儀表。二、主要信號測量技術(shù)(2)電量變送器對風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電量二、主要信號測量技術(shù)圖6-9動圈式儀表的結(jié)構(gòu)a)正面b)側(cè)剖面二、主要信號測量技術(shù)圖6-9動圈式儀表的結(jié)構(gòu)a)正面b二、主要信號測量技術(shù)2)用數(shù)字存儲示波器測量：近年來，為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率優(yōu)化控制，普遍采用了變速恒頻控制，這時

8、，需要在發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間接入一臺電力電子變流器，使發(fā)電機(jī)和變流器饋入電網(wǎng)的電壓和電流波形并非嚴(yán)格的正弦波形，用普通模擬式儀表測量時，測量精度將明顯降低。3)用電量變送器測量：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需要對電壓和電流進(jìn)行自動監(jiān)測、檢測與控制，因此，需要使用電壓、電流變送器。(4)電功率測量電功率的測量通常是指有功功率的測量，需要測量無功功率時，往往需要特別指出。3.轉(zhuǎn)速的測量(1)光電轉(zhuǎn)速傳感器光電式轉(zhuǎn)速傳感器可分為投射式和反射式兩種，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中主要采用投射式。二、主要信號測量技術(shù)2)用數(shù)字存儲示波器測量：近年來，為了實(shí)二、主要信號測量技術(shù)圖6-10投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的測速原理二、主要信號測量技術(shù)圖6

9、-10投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的測速原二、主要信號測量技術(shù)圖6-11電感式接近開關(guān)(2)電感式接近開關(guān)電感式接近開關(guān)也用于檢測低速軸和高速軸的轉(zhuǎn)速，其外形如圖6-11所示。二、主要信號測量技術(shù)圖6-11電感式接近開關(guān)(2)電感式接二、主要信號測量技術(shù)4.應(yīng)力的測量二、主要信號測量技術(shù)4.應(yīng)力的測量二、主要信號測量技術(shù)圖6-12電感式接近開關(guān)工作原理二、主要信號測量技術(shù)圖6-12電感式接近開關(guān)工作原理二、主要信號測量技術(shù)圖6-13電感式接近開關(guān)安裝實(shí)況二、主要信號測量技術(shù)圖6-13電感式接近開關(guān)安裝實(shí)況二、主要信號測量技術(shù)(1)電阻應(yīng)變法原理在外力作用下，物體內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力表征了物體的受力情況

10、。(2)應(yīng)變片的種類和特點(diǎn)1)電阻絲式應(yīng)變片：電阻絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)如圖6-14a所示，為了增大應(yīng)變片的電阻值，導(dǎo)線很細(xì)而且排列成柵狀，導(dǎo)線直徑一般為0.025mm左右。二、主要信號測量技術(shù)(1)電阻應(yīng)變法原理在外力作用下，物體二、主要信號測量技術(shù)圖6-14應(yīng)變片a)電阻絲式b)箔式2) 箔式應(yīng)變片：箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)如圖6-14b所示，電阻敏感元件不是采用金屬絲，而是采用光刻、腐蝕等工藝制成的金屬箔柵，金屬箔的厚度一般在0.0030.1mm。3)半導(dǎo)體應(yīng)變片：應(yīng)用單晶硅半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的應(yīng)變片。二、主要信號測量技術(shù)圖6-14應(yīng)變片a)電阻絲式b)箔二、主要信號測量技術(shù)(3)應(yīng)變測試系統(tǒng)應(yīng)變測

11、試系統(tǒng)由應(yīng)變片、數(shù)據(jù)采集器和應(yīng)變測試軟件等構(gòu)成。5.轉(zhuǎn)矩的測量二、主要信號測量技術(shù)(3)應(yīng)變測試系統(tǒng)應(yīng)變測試系統(tǒng)由應(yīng)變片二、主要信號測量技術(shù)圖6-15電阻應(yīng)變法測量轉(zhuǎn)矩a)應(yīng)變片的粘貼b)橋式測量電路6.溫度的測量二、主要信號測量技術(shù)圖6-15電阻應(yīng)變法測量轉(zhuǎn)矩a)應(yīng)變二、主要信號測量技術(shù)7.振動開關(guān)二、主要信號測量技術(shù)7.振動開關(guān)二、主要信號測量技術(shù)圖6-16Pt100溫度傳感器二、主要信號測量技術(shù)圖6-16Pt100溫度傳感器二、主要信號測量技術(shù)圖6-17振動開關(guān)二、主要信號測量技術(shù)圖6-17振動開關(guān)第四節(jié)人 機(jī) 界 面一、運(yùn)行操作二、狀態(tài)顯示三、故障監(jiān)測第四節(jié)人 機(jī) 界 面一、運(yùn)行操作二、狀態(tài)顯示三、故障監(jiān)第四節(jié)人 機(jī) 界 面圖6-18操作面板總纜界面第四節(jié)人 機(jī) 界 面圖6-18操作面板總纜界面一、運(yùn)行操作1.機(jī)組起停及復(fù)位2.手動操作3.控制參數(shù)修改一、運(yùn)行操作1.機(jī)組起停及復(fù)位2.手動