電控系統(tǒng)部分

華銳風(fēng)電科技有限公司SL1500風(fēng)力發(fā)電機組培訓(xùn)教材電控系統(tǒng)部分

2007.06.SL1500風(fēng)機電控系統(tǒng)1電控系統(tǒng)概述

SL1500風(fēng)機電控系統(tǒng)是基于雙饋發(fā)電機、變速恒頻技術(shù)和槳距調(diào)節(jié)技術(shù)的目前世界上主流風(fēng)機控制系統(tǒng)，技術(shù)成熟可靠。1.1其特點如下：1.1.1采用雙饋異步發(fā)電機。定子側(cè)經(jīng)接觸器直接并入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子側(cè)經(jīng)IGBT變頻器及斷路器與電網(wǎng)連接。1.1.2采用電動偏航系統(tǒng)。一臺偏航變頻器同步拖動4臺偏航電機，提供偏航動力。位于偏航齒圈處的凸輪開關(guān)用于檢測機艙的左/右偏信號、機艙當(dāng)前位置信號、解纜信號、左偏報警信號、右偏報警信號。偏航給定由PLC輸入至偏航變頻器。1.1.3采用電動變槳系統(tǒng)。由三臺變頻器拖動3臺變槳伺服電機構(gòu)成高動態(tài)閉環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)3片葉片的槳距角度，達到不同風(fēng)速下的最佳槳距。1.1.4采用IGBT變頻器。采用高開關(guān)頻率的IGBT模塊以及優(yōu)化的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生算法來實現(xiàn)可調(diào)的功率因數(shù)范圍及更小的諧波畸變。濾波電容采用長壽命的薄片式電容。1.1.5轉(zhuǎn)子側(cè)主熔斷器和定子側(cè)并網(wǎng)接觸器均位于機艙控制柜內(nèi)。

1.2整個電控系統(tǒng)構(gòu)成如下：1.2.1位于輪轂內(nèi)的三臺變槳控制柜及三臺變槳電機來實現(xiàn)變槳動作。1.2.2位于機艙內(nèi)的電池柜，在電網(wǎng)掉電時為變槳系統(tǒng)提供變槳動力。1.2.3由位于機艙內(nèi)的NCC300、NCC310、NCC320控制柜及雙饋異步發(fā)電機來實現(xiàn)變速恒頻技術(shù)，同時為四臺偏航電機提供偏航動力。1.2.4位于機艙外的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀來測定風(fēng)速及風(fēng)向，并傳回至機艙內(nèi)的控制柜中。

1.2.5位于塔筒底部的控制柜來實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控顯示及遠程通信。

1.2.6位于塔筒外的箱式變電站將電能升壓送至電網(wǎng)并為控制系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)提供動力。1.2.7從機艙控制柜至塔筒底部的16根1*150mm2的電纜通過風(fēng)機基礎(chǔ)與箱式變電站連接，將電能輸出。1.2.8位于機艙控制柜NCC310內(nèi)的兩臺PLC用于實現(xiàn)整個電控系統(tǒng)的控制。1.2.9位于機艙及機艙外的溫度、濕度、壓力、振動、速度傳感器用于實現(xiàn)系統(tǒng)保護。

1.2.10位于葉片與變槳軸承、輪轂與齒輪箱、機艙與塔筒銜接處的防雷電爪用于減弱及傳導(dǎo)雷擊電流。2硬件分析2.1偏航系統(tǒng)

400V的三相電源經(jīng)過一個25A/1.17mH的電感濾波器以及一個無線電干擾濾波器與偏航變頻器連接。偏航變頻器采用KEB公司的F5系列變頻器。四臺2.2kW的偏航電機與變頻器同步并聯(lián)連接。每臺偏航電機都帶有一個制動器，400VAC的電源通過一個繼電器與四臺制動器并聯(lián)連接，該繼電器的通斷由偏航變頻器輸出控制。偏航制動器的反饋信號串聯(lián)連接至偏航變頻器，將制動器所處的狀態(tài)反饋給變頻器。每臺偏航電機內(nèi)都有一個溫控開關(guān)，串聯(lián)連接至變頻器，用于保護偏航電機不因過熱而損壞。

變頻器與PLC之間的通信采用CAN總線協(xié)議，PLC發(fā)出偏航指令及偏航角度至變頻器。位于偏航齒圈處的凸輪開關(guān)將偏航位置及累計角度反饋至變頻器，提供±700度偏航，防止電纜扭絞。NCC300柜外側(cè)還留有手動偏航輸入接口，用于安裝及維修時進行手動偏航。手動偏航接口充分考慮了安裝及維護的方便。2.2變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng)由3臺變槳控制柜、3臺帶制動器的變槳伺服電機以及3組傳感器構(gòu)成，分別控制3個葉片的槳距角度。變槳指令由位于機艙內(nèi)的PLC通過CAN總線，經(jīng)由滑環(huán)傳送至變槳控制柜內(nèi)的變頻器中。直流550V電源、230VAC電源、24VDC控制信號和CAN總線均經(jīng)過輪轂滑環(huán)，由機艙傳輸至輪轂，經(jīng)過壓保護后連接至變槳控制柜。變槳電機內(nèi)置溫度傳感器及編碼器將信號反饋至變頻器，用于檢測電機溫度及變槳速度。制動器由變頻器經(jīng)過繼電器控制。變槳接近開關(guān)將葉片角度位置信息傳送至變頻器，判斷當(dāng)前葉片角度位置。位于變槳軸承上的限位開關(guān)用于保護葉片不至于超出正常工作范圍，

3個限位開關(guān)構(gòu)成安全鏈的一部分，串聯(lián)后經(jīng)輪轂滑環(huán)返回至機艙。3臺變頻器之間通過CAN總線并聯(lián)連接，同步傳輸數(shù)據(jù)，保證了三臺電機同步動作。變槳系統(tǒng)采用安全鎖裝置，在電網(wǎng)掉電時只能往順槳位置方向旋轉(zhuǎn)，不能反轉(zhuǎn)。保證風(fēng)機處于安全狀態(tài)。

CAN總線都經(jīng)過屏蔽降低了信號干擾，提高了系統(tǒng)信號傳輸?shù)目煽啃浴Ｗ冾l器電源輸入側(cè)都經(jīng)過濾波器濾波，降低了電源波動對變槳系統(tǒng)的影響。變槳系統(tǒng)留有手動變槳操作接口。在吊裝時可以調(diào)整變槳葉片角度，方便安裝。2.3控制器

SL1500風(fēng)機控制器由位于機艙控制柜NCC310內(nèi)的兩個WT98型PLCCPU和一塊WTDI92數(shù)字輸入模塊，一塊WTAI91模擬量輸入模塊和位于塔筒控制柜TBC100內(nèi)的一個WT97型PLCCPU，一個WT502顯示屏構(gòu)成。機艙內(nèi)的兩個CPU用于整個控制系統(tǒng)的算法計算、傳感器信號處理、執(zhí)行器信號輸出以及與IGBT變頻器、變槳變頻器、偏航變頻器、WT97通訊。位于TBC100內(nèi)的WT97負責(zé)TBC100內(nèi)的信號處理、執(zhí)行器信號輸出、同機艙控制柜內(nèi)控制器及中央監(jiān)控系統(tǒng)的通信。2.4發(fā)電機及變頻器發(fā)電機組采用變速恒頻發(fā)電機組的型式，其中電機為雙饋異步發(fā)電機(DFIG)，變頻器為交直交電壓型矢量控制變頻器。2.4.1變速恒頻發(fā)電機組具有以下優(yōu)點：2.4.1.1雙饋異步發(fā)電機只處理轉(zhuǎn)差能量就可以控制電機的力矩和無功功率，降低了變頻器的造價。變頻器的容量僅為總機組容量的1/3左右。在最大輸出功率時，1170kW的有功功率來自定子，350kW的有功功率來自轉(zhuǎn)子。因此，雙饋異步發(fā)電機產(chǎn)生的諧波要比所有功率都經(jīng)逆變器流入電網(wǎng)的同步電機或異步電機變速系統(tǒng)小得多。2.4.1.2轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié),調(diào)速范圍為發(fā)電機同步轉(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。2.4.1.3功率因數(shù)可調(diào)，發(fā)電機組具有無功功率控制能力，功率因數(shù)可恒為1。根據(jù)需要，功率因數(shù)可在額定電壓下最大達到容性0.95，感性0.90。2.4.1.4低風(fēng)速時能夠根據(jù)風(fēng)速變化，在運行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；高風(fēng)速時儲存或釋放風(fēng)能量，提高傳動系統(tǒng)的柔性，使功率輸出更加平穩(wěn)。2.4.1.5先進的雙PWM變頻器，實現(xiàn)四象限運行。2.4.1.6變速恒頻技術(shù)大幅延長了核心部件的使用壽命，同時顯著提高發(fā)電量。變速恒頻發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1變速恒頻發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖2.4.2雙饋異步發(fā)電機雙饋異步發(fā)電機定子繞組直接和電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組和頻率、幅值、相位都可以按照要求進行調(diào)節(jié)的變頻器相連。變頻器通過逆變器、直流環(huán)節(jié)和整流器與電網(wǎng)連接，控制電機在亞同步和超同步轉(zhuǎn)速下都保持發(fā)電狀態(tài)并隨著風(fēng)速的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，進行能量交換。轉(zhuǎn)差能量可以被饋入電網(wǎng)或者從電網(wǎng)吸收，而不是被消耗。這一點正是提高風(fēng)力發(fā)電機效率的關(guān)鍵。在超同步發(fā)電時，通過定轉(zhuǎn)子兩個通道同時向電網(wǎng)饋送能量，這時脈沖整流器相當(dāng)于逆變器將直流側(cè)能量饋送回電網(wǎng)。在亞同步發(fā)電時，通過定子向電網(wǎng)饋送能量、轉(zhuǎn)子吸收能量產(chǎn)生制動力矩使電機工作在發(fā)電狀態(tài)。這時脈沖整流器相當(dāng)于整流器從電網(wǎng)吸收能量。發(fā)電機的轉(zhuǎn)速范圍是1000到2000rpm，同步轉(zhuǎn)速是1500rpm。定子電壓等于電網(wǎng)電壓。轉(zhuǎn)子電壓與轉(zhuǎn)差頻率及堵轉(zhuǎn)電壓成正比，堵轉(zhuǎn)電壓取決于定轉(zhuǎn)子的匝數(shù)比。當(dāng)發(fā)電機以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)差率為零，轉(zhuǎn)子電壓為零。以下幾個圖形給出了各參數(shù)與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系（電網(wǎng)電壓690V，cosφ=1）。圖2功率與發(fā)電機轉(zhuǎn)速的曲線圖電網(wǎng)功率；

定子功率；

轉(zhuǎn)子功率圖3電流與發(fā)電機轉(zhuǎn)速之間的曲線圖

定子電流；轉(zhuǎn)子電流；

電網(wǎng)總電流；

變頻器電網(wǎng)側(cè)電流圖3損耗與發(fā)電機轉(zhuǎn)速之間的曲線圖傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組采用鼠籠型異步發(fā)電機或同步發(fā)電機經(jīng)整流、逆變后發(fā)電的結(jié)構(gòu)型式，其中鼠籠型異步發(fā)電機因需要交流勵磁裝置供電，造成功率因數(shù)下降。雙饋感應(yīng)發(fā)電機（DFIG）具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高、變頻裝置容量小、投資小、增強電網(wǎng)穩(wěn)定性等優(yōu)點。在電網(wǎng)發(fā)生擾動時，雙饋電機系統(tǒng)可以通過快速改變轉(zhuǎn)子側(cè)頻率的方法來迅速改變轉(zhuǎn)速，充分利用轉(zhuǎn)子動能，以達到釋放或吸收能量，補償電網(wǎng)擾動的目的。發(fā)電機的主要技術(shù)參數(shù)。額定輸出：1520kW

級數(shù)：4級速度范圍：1000～2000rpm

功率因數(shù)：容性0.95～感性0.9

定子電壓：690VAC±10％最高定子電流：1300A(轉(zhuǎn)子短路)

定子連接：D

轉(zhuǎn)子連接：Y

最高轉(zhuǎn)子電流：470A

頻率：50Hz±10％效率：≥97%（額定狀態(tài)下）雙饋異步發(fā)電機設(shè)計合理，具有：

1集電環(huán)系統(tǒng)有4個集電環(huán)，第4個集電環(huán)為接地集電環(huán)，用以泄放軸電流，保護轉(zhuǎn)軸和電機。集電環(huán)系統(tǒng)有磨損電刷和監(jiān)控電刷壽命的微電子開關(guān)。

2電機絕緣、且軸兩端的軸承是絕緣軸承，以防瞬間的高壓破壞軸承的油膜、損壞電機。

3為了避免由于潮濕、冷凝而產(chǎn)生的發(fā)電機損害，電機安裝有各種溫度傳感器和空間加熱器。

4每個繞組、軸承各用兩個PT100溫度傳感器來檢測和監(jiān)控溫度，防止發(fā)電機過熱。如果繞組、軸承溫度過高，監(jiān)控系統(tǒng)就發(fā)出警報，并降低功率。此外發(fā)電機具有電刷磨損、潤滑系統(tǒng)監(jiān)控等保護。

5軸承等關(guān)鍵部件按安全運行20年設(shè)計，適合于高空、野外惡劣環(huán)境。2.4.3編碼器變頻器系統(tǒng)需要實時監(jiān)測發(fā)電機的轉(zhuǎn)速進行控制。編碼器是一種精確的測量設(shè)備，記錄與其相連的設(shè)備的角度位置和轉(zhuǎn)速。因而速度檢測采用分辨率高、性能穩(wěn)定、安裝方便、抗干擾能力強、體積小、重量輕的增量型編碼器(5VDC)。2.4.4矢量控制變頻器開關(guān)器件采用開關(guān)損耗小、頻率高的IGBT模塊。磁場定向矢量控制基于電機的動態(tài)方程，通過控制電機電流矢量與定向磁場矢量的夾角和大小，實現(xiàn)對無功功率和轉(zhuǎn)矩的控制?？刂频乃枷霝椋孩匐娏鲀?nèi)環(huán)：定子電壓電流、轉(zhuǎn)子電流通過坐標(biāo)變化、PI調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)控制三相整流器、逆變器的脈沖寬度，進而控制變頻器輸出電壓；②功率外環(huán)：用來調(diào)節(jié)電機輸出的有功功率。電機定子側(cè)的無功功率由轉(zhuǎn)子電流控制，并網(wǎng)控制單元根據(jù)電機轉(zhuǎn)速以及電機定子電壓決定并網(wǎng)時刻、脫網(wǎng)時刻。變頻器主要技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)功率：1500kW

變頻器功率：500kVA

額定電壓：690VAC，±10%

電源頻率：50Hz，±2Hz

連接電壓：1000-1100VDC

轉(zhuǎn)子最高有效電壓：700VAC

操作頻率：3kHz

功率因數(shù)：容性0.95～感性0.90

滑差范圍：±30%

電壓不對稱度：2%

電流不對稱度：10%2.4.4.2變頻器具有以下特點：2.4.4.2.1系統(tǒng)元件按20年使用壽命設(shè)計。系統(tǒng)可在恒定的轉(zhuǎn)矩或功率下工作，突變轉(zhuǎn)矩和作用在機械部件上的合力被有效地減到最小，因此使用壽命更長。2.4.4.2.2變頻器可以通過控制柜上的按鈕、PC機或者自動控制系統(tǒng)來操作。當(dāng)發(fā)出啟動信號時，變頻器可在設(shè)定的速度范圍內(nèi)自動運行或者由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)控制變頻器自動運行。2.4.4.2.3緊湊、體積小。2.4.4.2.4防護等級為IP55，有效的防塵防水。2.4.4.2.5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，保護器件和系統(tǒng)。2.5中央監(jiān)控系統(tǒng)中央監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對各風(fēng)電機組的實時在線監(jiān)控和管理，控制各風(fēng)電機組的啟動與停機，進行定值修正，實現(xiàn)控制操作的畫面顯示、報表生成、打印、事件記錄、報警、事故追憶、分析等功能，具備系統(tǒng)故障的自動診斷恢復(fù)功能；在通訊中斷情況下，不丟失技術(shù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸采用光纜，光纜采取環(huán)網(wǎng)的方式進行聯(lián)接。中央監(jiān)控系統(tǒng)可以顯示下列信息：(包括單機和全部機組)(1)當(dāng)前有功功率、無功功率；

(2)電壓(V)，三相有效值；

(3)頻率(Hz)；

(4)電流(A)，三相有效值；

(5)功率因數(shù)；

(6)葉輪的轉(zhuǎn)速(rpm)；

(7)發(fā)電機轉(zhuǎn)速(rpm)；

(8)運行時間(小時)；

(9)風(fēng)電機組的狀態(tài)；

(10)實際有效發(fā)電量(kWh)；

(11)當(dāng)?shù)仫L(fēng)速(m/s)；

(12)發(fā)電機的溫度(℃)；

(13)齒輪箱溫度(高速軸的軸承齒輪)(℃)；

(14)齒輪油溫(℃)；

(15)機艙的環(huán)境溫度(℃)；

(16)機械剎車狀態(tài)；

(17)過去所有時間每臺風(fēng)電機組的日、月、年發(fā)電量和所有風(fēng)電機組合計日、月、年發(fā)電量，以及每臺風(fēng)電機組和所有風(fēng)電機組的總發(fā)電量；

(18)20年內(nèi)的故障及停機記錄；

(19)功率曲線統(tǒng)計，可進行月、年統(tǒng)計或可指定時間區(qū)間；

(20)故障停機前900秒的所有詳細數(shù)據(jù)。

(21）以MkW為單位的總發(fā)電量當(dāng)出現(xiàn)下列情況時，風(fēng)力發(fā)電機組停機，顯示和發(fā)出報警信號。

(1)液壓系統(tǒng)內(nèi)油面過低、油壓過低、油壓過高；

(2)偏航故障；

(3)電纜解纜故障；

(4)控制系統(tǒng)故障；

(5)機艙異常振動；

(6)剎車墊磨損；

(7)機械剎車故障；

(8)發(fā)電機、齒輪箱和偏航電機出現(xiàn)異常溫度；

(9)葉輪及發(fā)電機過速；

(10)安全系統(tǒng)啟動。當(dāng)出現(xiàn)下列情況時，風(fēng)力發(fā)電機組停機，顯示和發(fā)出警報信號，并在條件許可時再次自動啟動。

(1)低風(fēng)速

(2)風(fēng)速過高

(3)電纜解纜

(4)電網(wǎng)故障風(fēng)力發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅顯示以上信息，還有更多風(fēng)力發(fā)電機組狀態(tài)信息和操作界面，完全能夠滿足用戶要求。該監(jiān)控系統(tǒng)擁有最大優(yōu)先權(quán)的安全系統(tǒng)，并且不受監(jiān)控系統(tǒng)故障影響。2.6遠程監(jiān)控裝置

SL1500/70風(fēng)力發(fā)電機組具有遠程監(jiān)控系統(tǒng)，能實時異地監(jiān)測每臺風(fēng)力發(fā)電機組的運行情況。通過遠程監(jiān)控裝置可以調(diào)節(jié)設(shè)備的某些部件設(shè)置某些參數(shù)，可以通過電話線來存取發(fā)電設(shè)備數(shù)據(jù)，并設(shè)有密碼防護。在出現(xiàn)故障時，可通過軟件來處理這個故障并復(fù)位。其特點如下：

·故障監(jiān)控

·故障回復(fù)

·在整個較長時間段上進行數(shù)據(jù)處理

·運行狀態(tài)顯示

·投入運行

為風(fēng)電場主控室的中央監(jiān)控系統(tǒng)提供參數(shù)、運行情況及故障報警，各種運行狀態(tài)可用不同顏色表明，發(fā)出聲音報警。中央監(jiān)控系統(tǒng)具有相應(yīng)等級的抗電磁干擾能力，所有控制和保護系統(tǒng)的元件，認(rèn)真選擇和布置，避免來自電力系統(tǒng)內(nèi)的電磁干擾。遠程監(jiān)測系統(tǒng)能監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機的運行情況，并對風(fēng)速、發(fā)電量等參數(shù)具備完整的制表及打印功能。2.7就地控制系統(tǒng)就地控制系統(tǒng)應(yīng)保證風(fēng)力發(fā)電機組的正常并網(wǎng)發(fā)電和安全運行，具備緊急停機功能、故障報警功能、與風(fēng)電場內(nèi)的中央監(jiān)控系統(tǒng)的通訊功能。能夠操作風(fēng)機啟動、停機、偏航和復(fù)位，能夠記錄并顯示發(fā)電量、發(fā)電時間、并網(wǎng)時間等數(shù)據(jù)。在停電或電網(wǎng)故障時，保證不丟失運行數(shù)據(jù)及記錄。就地控制系統(tǒng)不依賴于中央監(jiān)控和控制系統(tǒng)，在與中央監(jiān)控和控制系統(tǒng)發(fā)生連接故障時，就地控制系統(tǒng)能夠繼續(xù)控制風(fēng)機并保持風(fēng)機運行。2.8蓄電池柜位于機艙內(nèi)的蓄電池柜，由30塊12V,5Ah的蓄電池串聯(lián)連接，構(gòu)成360V直流電源。在電網(wǎng)掉電時為變槳系統(tǒng)提供動力。直流出線處采用兩個32A的熔斷器，柜內(nèi)溫度傳感器用來測量蓄電池柜內(nèi)溫度，加熱器在低溫情況下，保證蓄電池正常工作。2.9冷卻及加熱系統(tǒng)齒輪箱帶有4kW/6kW的油冷泵和1.5kW的風(fēng)扇，由PLC過繼電器控制開閉，為齒輪箱提供油冷和風(fēng)冷循環(huán)動力。變頻器水冷系統(tǒng)由一個1.1kW的水泵提供動力，其通斷也由PLC過繼電器控制。控制柜內(nèi)帶有風(fēng)扇，用于平衡控制柜內(nèi)的空氣溫度。機艙控制柜NCC300內(nèi)有一個230VAC，100W的風(fēng)扇。NCC300和NCC310之間還有一個230VAC，80W的風(fēng)扇。NCC320內(nèi)有兩個230VAC，85W的風(fēng)扇，這是因為控制柜NCC320內(nèi)裝有IGBT變頻器，發(fā)熱量較大。

整個控制系統(tǒng)的控制柜和齒輪箱、發(fā)電機都帶有加熱器，保證系統(tǒng)在低溫環(huán)境下正常工作。齒輪箱帶有3個400V，1kW的加熱器，發(fā)電機加熱器由一個400V，600W的加熱器構(gòu)成。機艙控制柜NCC300和NCC310都配有2個230VAC，250W的加熱器；NCC320配有3個230VAC，250W的加熱器，電池柜內(nèi)有一個300W的加熱器，TBC100控制柜內(nèi)的加熱器為230VAC，250W。加熱器的通斷都由PLC通過繼電器控制。2.10制動系統(tǒng)

SL1500風(fēng)機的制動系統(tǒng)有空氣制動和機械制動兩個系統(tǒng)。在通常狀態(tài)下通過將葉片調(diào)整到順槳位置，減少系統(tǒng)受力達到制動效果。在緊急情況下，啟動液壓盤式制動器，通過增加摩擦力將系統(tǒng)制動。液壓盤式制動器動力電源由PLC經(jīng)過繼電器接觸器控制，制動閥的調(diào)節(jié)信號由PLC根據(jù)制動要求產(chǎn)生相應(yīng)的指令，傳送給液壓制動閥。制動液壓傳感信號以及制動器狀態(tài)信號均反饋至PLC中。2.11保護系統(tǒng)

SL1500風(fēng)機的保護系統(tǒng)由：防雷保護系統(tǒng)、接地保護系統(tǒng)、電路及控制保護系統(tǒng)構(gòu)成。

2.11.1防雷保護系統(tǒng)用于防止一次和二次雷擊對系統(tǒng)造成損害。一次雷擊是一種大氣放電現(xiàn)象，伴隨至少一部分放電電流通過配電系統(tǒng)、二次系統(tǒng)和建筑物，通過部分配電系統(tǒng)（包括防雷系統(tǒng)）。其后果是配電系統(tǒng)的熱、磁和放電電流的機械效果，帶來沿放電路徑的電壓迅速下降。直雷擊放電時間極短，電路中電感對雷擊電流的影響要遠遠大于電阻。葉片頂端置有雷電接收器，通過葉片內(nèi)的導(dǎo)體將雷擊電流傳導(dǎo)至變槳軸承。變槳軸承與輪轂之間以及輪轂與齒輪箱之間、機艙與塔筒之間用3個平行的防雷電爪（帶抗靜電刷），間隔120度安裝，這充分考慮了平行路徑電感較小的原理。每個火花用一個碳刷平衡靜電。塔筒連接處采用3個120度間隔的不銹鋼片連接至塔筒法蘭上，以防止電流通過擰緊的螺栓。在塔筒底部通過3個120度間隔的接地極連接至土壤。位于機艙外部表面的避雷器可將雷擊電流傳導(dǎo)至機艙壁內(nèi)的銅環(huán)網(wǎng)，并經(jīng)由塔筒傳輸至土壤。一次雷擊防護系統(tǒng)充分考慮了平行路徑的重要性。二次雷擊是一種大氣放電現(xiàn)象，但無放電電流通過配電系統(tǒng)、二次系統(tǒng)和整機。間接雷擊造成的后果是：過壓和瞬態(tài)波帶來的過流。在柜內(nèi)電源輸入端處，以及柜外傳感器與柜內(nèi)元件連接處、滑環(huán)至輪轂控制柜連接處均安裝有浪涌電壓保護器，排除由雷擊造成的過電壓，以保護控制系統(tǒng)元件及人員安全。2.11.2接地保護系統(tǒng)。接地保護系統(tǒng)用于在系統(tǒng)故障出現(xiàn)漏電時，保證操作人員人身安全。機艙控制柜NCC300、NCC310、NCC320內(nèi)均安裝有接地銅排，所有元件的PE線、N線，以及變頻器的PE端子都已經(jīng)導(dǎo)線連接至接地銅排上，3個接地銅排經(jīng)過95mm2的接地電纜互相連接。輪轂控制柜內(nèi)通過輪轂滑環(huán)將PE線與機艙控制柜相連。機艙控制柜、輪轂控制柜、蓄電池柜、發(fā)電機定轉(zhuǎn)子接線盒都經(jīng)過接地電纜與機艙內(nèi)的接地總線連接。接地總線通過3個間隔120度的防雷電爪（帶抗靜電刷）與塔筒連接，經(jīng)過塔筒及塔節(jié)連接處的不銹鋼板連接至塔筒底部的等勢連接導(dǎo)體,等勢連接導(dǎo)體在經(jīng)過接地導(dǎo)線把塔筒控制柜TBC100、接地極、基礎(chǔ)接地環(huán)、基礎(chǔ)鋼筋加強網(wǎng)、箱式變電站接地系統(tǒng)連接在一起，構(gòu)成完整的接地保護網(wǎng)。2.11.3電路及控制保護系統(tǒng)。在電機、變頻器、風(fēng)扇、制動器、插座、PLC等耗電元件電源輸入端處都裝有斷路器或者熔斷器，以防止電氣元件過流損壞。發(fā)電機、變槳電機、偏航電機都帶有內(nèi)置溫度傳感器，防止電機過熱燒毀。在齒輪箱的軸承、潤滑油腔內(nèi)以及各控制柜、水冷容器內(nèi)都裝有溫度傳感器，保證系統(tǒng)運行在正常狀態(tài)下。位于機艙各部件內(nèi)的壓力、振動、速度、位置傳感器將信號反饋至PLC，保證系統(tǒng)正常運行。塔筒控制柜內(nèi)有溫度、濕度傳感器，檢測并保證正常工作條件。2.12箱式變電站以主斷路器在箱變里，低溫型變壓器為例：位于風(fēng)機附近的箱式變電站，負責(zé)將風(fēng)機所發(fā)電能升壓后送至電網(wǎng)。箱式變電站內(nèi)置輔助變壓器，為整個風(fēng)機控制系統(tǒng)及偏航電機、變槳電機提供動力。風(fēng)機至箱變的電纜經(jīng)過基礎(chǔ)底部的預(yù)埋電纜管，將風(fēng)機與箱變連接。2.12.1箱式變壓器參數(shù)：全密閉免維護三相油浸升壓變壓器額定容量：1600kVA

高壓側(cè)額定電壓：35kV（可根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)情況決定）低壓側(cè)額定電壓：690V

額定頻率：50Hz

調(diào)壓方式：無載調(diào)壓調(diào)壓范圍：±2*2.5%

聯(lián)結(jié)組別：D，yn11

阻抗電壓：6%

冷卻方式：空冷帶有溫度指示，高溫報警與分?jǐn)啾Ｗo信號，并與變壓器保護功能連鎖。

3*5*150mm2的電源進線和1*150mm2PEN進線。2.12.2輔助變壓器參數(shù)：容量為60KVA的輔助變壓器690VAC/400VAC。機艙控制電源：400VAC3+PEN出線。維修插座電源：400VAC3+N+PE出線。

TBC100控制柜電源：230VAC1+N+PE出線。照明電源：230VAC1+N+PE出線。機艙加熱器電源：400VAC3+N+PE出線。輔助變壓器出線側(cè)低壓分?jǐn)嗥骷捎脭嗦菲鳌?/p>

主斷路器參數(shù)：額定電流≥2000A2.13安全鏈系統(tǒng)

SL1500風(fēng)機安全系統(tǒng)采用12級的安全鏈?？刂乒裼幸粋€組合式緊急停止按鈕/安全繼電器。當(dāng)按下緊急停止按鈕時，所有有關(guān)的接觸器和斷路器立即斷開。安全繼電器可以通過一個只能手動操作的按鈕復(fù)位。變頻器控制器控制一個超速繼電器，當(dāng)超過可調(diào)節(jié)的超速參數(shù)時動作。PLC監(jiān)控所有的控制元器件，并將故障信息報告給控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。自動復(fù)位方法：由緊急停止開關(guān)觸發(fā)安全鏈時，只能手動復(fù)位。由其他方式安全鏈時可以通過操作系統(tǒng)復(fù)位

12級安全鏈：急停按鈕轉(zhuǎn)子過速變槳葉片驅(qū)動故障制動器故障發(fā)電機過速振動開關(guān)動作輪轂過速看門狗制動器工作位置葉片在工作位置輪轂驅(qū)動故障存儲繼電器故障3軟件結(jié)構(gòu)及控制思想

SL1500風(fēng)機采用ABB公司的AC1131系列PLC。控制程序結(jié)構(gòu)采用了AC1131系列PLC特有的分時多任務(wù)結(jié)構(gòu)，這樣可以根據(jù)不同任務(wù)請求的時間要求，充分分配系統(tǒng)資源，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。3.1PLC程序結(jié)構(gòu)

PLC程序分為一個5ms掃描周期的A00_TASK_FAST任務(wù),一個100ms掃描周期的A01_TASK-SLOW任務(wù)和一個10s掃描周期的A02_TASK_TIME任務(wù)。3.1.15ms掃描周期的A00_TASK_FAST任務(wù)用于RS232通訊、CANbus通訊、以及風(fēng)機的初始化工作；時間響應(yīng)要求較高的、關(guān)鍵信號的輸入、輸出、故障處理。3.1.2100ms掃描周期的A01_TASK-SLOW子程序用于時間要求較高的信號輸入、輸出、故障處理。3.1.310s掃描周期的A02_TASK_TIME任務(wù)用于處理一些時間要求不高的計算。3.2控制思想

SL1500風(fēng)機控制系統(tǒng)采用基于風(fēng)機所處狀態(tài)的控制思路。風(fēng)機在運行過程中會存在15種狀態(tài)。

S0_START風(fēng)機處于啟動狀態(tài)

S1_ERROR風(fēng)機處于錯誤狀態(tài)

S2_MAINS_FAILURE風(fēng)機處于主要故障狀態(tài)

S3_INIT風(fēng)機處于初始化狀態(tài)

S4_READY風(fēng)機處于待風(fēng)狀態(tài)

S5_STARTUP風(fēng)機處于進入運行狀態(tài)

S7_PRODUCT風(fēng)機處于發(fā)電狀態(tài)

S8_NIGHTOFF風(fēng)機處于夜閉運行狀態(tài)

S9_ICE風(fēng)機處于結(jié)冰狀態(tài)

S10_SETUP風(fēng)機處于設(shè)置狀態(tài)