华锐1.5MW风力发电机组培训 (电气部分).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1,概述,*,2,主要内容,电控部分主要由以下几个方面组成：,Training 1500 Control,Training 1500 Yaw,Training 1500 Brake,Training 1500 Oil,Training 1500 Water,Training 1500 Converter,Training 1500 pitch,Training 1500 Battery,Training 1500 Safety Chain,Training 1500 Other,*,3,Control,控制系统主要分为两部分：,通信回路,控制面板,远程,PWM,远程,PWM,软件的操作方法和现场的控制面板基本一致，建议在掌握控制面板的使用方法后，再学习,PWM,软件的使用。,*,4,Control,通讯回路,*,5,Control,通讯回路,*,6,Control,控制面板,优点,只有一个接口,位于控制柜,NCC310,柜门,连接到主站,PLC,位于控制柜,TBC100,柜门,连接到塔基,PLC,不需要额外的操作软件,简单、使用、可靠,*,7,Control,控制面板,可以操作的对象：,风机的启动、停止,变桨的启动、停止,刹车的启动、停止,变频器的相关操作,偏航的操作,油冷系统的操作,水冷系统的操作,加热系统的操作,*,8,Control,控制面板,可以查看的参数信息,风机所处的状态,例如：运行、停机、故障,查看即时的故障信息,例如：故障代码、简单描述,各个设备的即时参数,例如：温度、电压、角度,各个设备所处的状态,例如：启动、停止,信息的记录,例如：发电量、发电时间、耗电量,*,9,Control,控制面板,*,10,Control,菜单内容,*,11,Control,WPM,远程的,WPM,操作有,Server,、,Local,组成,Server,用于整个风场的管理,Local,用于单个风机的管理,其操作方法和使用控制面板基本一致,control,*,12,主程序界面,*13,群操作,*,14,风机状态,发电状态,不在线状态,故障状态,*,15,查看某台风机的详细信息,单击主界面内某台风机即可,*,16,某台风机主界面,*,17,命令栏详细信息,*,18,实时数据,POWER,一分钟有功功率,WINSPE,一秒钟平均风速,IWINFIL,五分钟平均风速,*,19,Spe.Con,发电机检测速度,Spe.Rot,轮毂检测速度,速度,*,20,变桨,Ihub,ubTor,变桨电机力矩,Ihub,ubTor,变桨电机力矩,Ihub,ubTor,变桨电机力矩,HubPos001,叶片,1,角度,HubPos002,叶片,2,角度,HubPos003,叶片,3,角度,21,温 度,*,22,历史数据,-,故障,*,23,历史数据,-,故障,*,24,历史数据,-,总计数器,*,25,历史数据,-,功率曲线,风频,发电量,*,26,工作概况,SL1500,风力发电机组目前使用的是超声波风速风向测试仪。,风速仪可以测量风速、风向、和外界温度。,通过防雷模块、串行通讯数据线传给从站,PLC,。,通过对风向的测试，确定风力发电机组与正风向之间的夹角。,通过对风速的检测，从而限制风力发电机组的工作状态,*,27,工作概况,风速,范围,0,65m/s,风向,范围,0,360,温度,范围,-40,+70C,加热功能,*,28,工作原理,风速和风向的测量,测量结果处理为瞬时风速、,5min,的平均风速,*,29,信号采集和通讯协议,风速风向仪与,RS232/RS485,转换设备的,RS485,接口连接,根据转换接口拨码设置不同，连接方式也不同。,PLC,与风速仪间数据传输遵照,RS232,协议,风速仪信号有,RXD,、,RXD,、,TXD,、,TXD,、,24V,电源。,6,（,RXB,）,5,3,（,TXB,）,4,7,（,RXA,）,2,4,（,TXA,）,1,双工模式 （,8,、,9 off,）,6,（,RXB,）,4,5,7,（,RXA,）,1,2,单工模式 （,8,、,9 on,）,RS422,接口端子,风速仪接口端子,工作模式,单工 双工,使用中,*,30,偏航变频器,偏航变频器与从站,PLC,连接，,PLC,通过,CAN,总线与偏航变频器通讯。,偏航变频器内部有独立的程序。,PLC,内对偏航变频器有设置程序。,偏航变频器需要,380VAC,，经过,PLC,的程序要求，控制偏航变频器动作。,*,31,偏航用变频器为开环系统。,硬件上，偏航用变频器采用了一拖多的控制拓扑结构：即一台变频器控制四台电机。,软件上，变桨用变频器采用开环控制，由,PLC,接受凸轮的位置反馈信号，并向变频器发出速度控制指令、启动时间等信息，从而调节了偏航角度。,偏航变频器,*,32,偏航变频器,偏航变频器存在以下两种操作模式：,PLC,模式,偏航变频器在,PLC,模式下工作，由,PLC,经过,CANopen,将相关频率和启动,/,停止命令传送给偏航变频器。,命令信号也决定了偏航的方向。,手动模式,手动模式通过连接手动控制盒连接完成。在手动模式下，偏航变频器通过手动操作盒上的两个按钮控制。,输入信号,F,（手动偏航）：向左偏航,输入信号,R,（手动偏航）：向右偏航,*,33,手动偏航,利用三相,380V,交流电源和手动控制盒即可实现。,*,34,偏航电机,偏航电机的额定工作电压是,380VAC,，额定功率,2.2kW,偏航电机通过偏航齿轮箱与偏航大齿圈咬合。,偏航电机有温度控制开关保护电机在正常温度范围内工作。,*,35,偏航电机,刹车反馈 温度控制开关,*,36,旋转编码器,旋转编码器主要执行两个任务,第一，检测机舱偏航超出工作位置。,第二，计算偏航旋转角度。,*,37,偏航系统的功能是什么,?,在安装时配合叶轮吊装,调整机舱方向，最大限度的吸收风能,组成,风速风向仪,偏航变频器,偏航电机,旋转编码器,工作情况,偏航变频器与,PLC,连接，控制偏航电机的动作,四个偏航电机统一协调工作，达到偏航目的,偏航计数器对偏航角度进行计算，反馈报警信号,左右方向偏航极限限制报警,偏航系统,*,38,为什么我们需要制动器,?,应用于以下情况：,过速,紧急停机,风机进行维护时,为了锁上叶轮锁,Brake,主要功能,*,39,Brake,传感器,刹车压力传感器,刹车调整传感器,刹车打开反馈,刹车调整反馈,刹车警告传感器,刹车片磨损报警,*,40,Oil,原则,油冷的目的是什么,?,为齿轮箱润滑,冷却齿轮油,组成,齿轮箱,油冷泵、过滤器、温度传感器,油冷风扇,工作情况,到齿轮箱和冷却系统分两套回路,由参数的设定而决定油路,*,41,Water,为什么要有水冷系统？,对发电机、变频器、机柜进行冷却。,组成,水泵、温度感应模块,没有风扇的冷却器,没有过滤器,传感器：冷水温度、热水温度、水压力,状况,温度感应模块在软件中不起作用,*,42,*,43,水管分布,*,44,SL1500,中变频器功能介绍,变频器具有以下特点：,系统元件按,20,年使用寿命设计。系统可在恒定的转矩或功率下工作，突变转矩和作用在机械部件上的合力被有效地减到最小，因此使用寿命更长。,变频器可以通过控制柜上的按钮、,PC,机或者自动控制系统来操作。当发出启动信号时，变频器可在设定的速度范围内自动运行或者由,PLC,控制系统根据输入参数控制变频器自动运行。,紧凑、体积小。,防护等级为,IP55,，有效的防尘防水。,冷却系统采用空水冷冷却方式。功率变频器内部通过位于柜侧的空气水换热器进行冷却。此外在功率变频器内有一套专门冷却功率半导体的空气水换热器。有效散热、防止变频器温度过高，保护器件和系统。,*,45,Converter,*,46,Converter,*,47,SL1500,中变频器功能介绍,发电机用变频器。,硬件上，发电机用变频器为,IGBT,整流变频器，,SVPWM(,空间矢量脉宽调制,),技术。,*,48,SL1500,中变频器功能介绍,发电机侧变频器与发电机转子相连。,功率容量上，两倍于网侧变频器。,软件上，发电机侧变频器采用矢量控制，接受来自发电机的速度反馈并进行解藕。,*,49,SL1500,中变频器功能介绍,电机侧变频器,发电机力矩控制,功率因数调节,发电机同步,速度监视,Crowbar,触发,*,50,SL1500,中变频器功能介绍,网侧变频器与电网连接。,*,51,LSC,和,GSC,的目的,电网侧变频器,控制,DC,母线,预充电,线路滤波同步处理,电网监视,*,52,变速恒频发电机组具有以下优点：,双馈异步发电机只处理转差能量就可以控制电机的力矩和无功功率，降低了变频器的造价。变频器的最大容量仅为总机组容量的,1/3,左右。在最大输出功率时，转子和定子共发出,1.5MW,的电能。转差频率调节,调速范围为发电机同步转速的,33.3,。降低控制系统成本、减少系统损耗，提高效率。,功率因数可调，发电机组具有无功功率控制能力，功率因数可恒为,1,。根据需要，功率因数可在额定电压下最大达到容性,0.95,，感性,0.90,。,低风速时能够根据风速变化，在运行中保持最佳叶尖速比以获得最大风能；高风速时储存或释放风能量，提高传动系统的柔性使功率输出更加平稳。,先进的双,PWM,变频器，实现四象限运行。,变速恒频技术大幅延长了核心部件的使用寿命，同时显著提高发电量。,*,53,直驱发电机能量流图,93.2%电网,100%,变频器,发电机,4.0%,2.8%,功率损耗,功率损耗,*,54,双馈感应电机能量流图,77.8%,100%,19.4%,0.8%能量损耗,变频器,18.6%,96.4%电网,2.8%,发电机,*,55,交流励磁变速恒频风力发电机发电系统结构图如下所示，其中省略了变压器、滤波器等构件。其中定子接入电网，转子绕组由频率、相位、幅值都可以调节的三相低频交流励磁电流,*,56,并网过程演示,*,57,Pitch,主要功能,为什么要有变桨系统？,在风速小于目标风速时，通过调整叶片角度，来得到最佳的发电功率。,当风速大于目标风速时，变桨系统调节叶片角度，控制风机的速度和功率维持在一个最优的水平。,当安全链断开的时候，把叶片转到顺桨位置（安全运行），把风轮当成一个空气动力学的刹车来使用。,利用风和叶轮的相互作用，减小摆动从而将机械负载最小化。,变桨系统是如何实现的？,从站,PLC,发出命令,电气变桨系统，,3,个由变频器控制的变桨伺服电机间接变速装置。,机舱内的电池系统。,*,58,轮毂,轴承,小齿轮,避雷装置,玻璃钢外壳,Pitch,*,59,结构：,变桨制动器,轮毂,轮毂变桨控制柜,变桨限位撞块,变桨接近开关,缓冲器,极限工作位置开关,极限工作位置撞块,轮毂罩,分隔壁,导流帽,变桨控制原理与功能,*,60,滑环系统,每个叶片一个配备,-,变桨机柜,-,变桨驱动,(,齿轮箱,补助马达间接变速 装置,编码器，飞轮单元，刹车,),-,接近传感器,-,工作位置开关,变桨机柜包括,-,变桨变频器,刹车断路器,-,总开关,230VAC,工组插头,-,机柜加热器,-,继电器,Pitch,*,61,与其他类型的风力发电机组相比，减少了元件的数量。,刹车系统有完整的空气动力学故障保护。,轮毂内没有电池。,Pitch,*,62,Pitch,*,63,变桨用变频器为伺服系统。,硬件上，变桨用变频器采用了一公共整流，三个变桨变频器通过逆变控制电机。,软件上，变桨用变频器采用矢量控制，并进行位置控制，从而对桨叶角度进行快速、准确的调节。,Pitch,*,64,风向,顺桨位置,变桨电机小齿轮,变桨齿轮边缘,工作位置,大约,90,度的调节范围,Pitch,*,65,两个独立的刹车系统：电气机械,Pitch,*,66,Battery,为什么要电池单元？,确保在电网短时间掉电的时候风机可以正常运行,在掉电后，变桨系统可以安全停机,掉电后，为控制系统提供,24V,电源,*,67,Battery,*,68,用途,电池通过整流桥连接到普通的直流电源供电单元，确保变桨系统供电不会中断。,风机在自动运行时，首先要检查电池系统是否正常。,加热,温度传感器在电池柜内，并由,PLC,控制。当温度在零度以下时，机柜加热启用。,加热控制通过,PLC,执行。,Battery,*,69,Safety Chain,安全链的目的是什么？,保护风机,GL,证书的一部分,保护风机的最后一道防线,注意：,必须检测,决不允许修改,错误是很严重的,*,70,Safety Chain,24VDC,供电,熔丝，急停,发电机超速,振动开关,轮糓超速,看门狗,制动器位置,工作位置,变桨驱动,存储继电器,轮糓超速,三个叶片故障,制动器打开,制动器关闭,*,71,Safety Chain,认真对待这些检查，它是保护风机的最后一道防线！,*,72,Others,防雷保护,*,73,雷击,-,大气放电的电流路径。,-,人和物体都有危险。,-,雷击是一个大气的放电过程。,结果,-,放电电流的热效应、磁效应和机械效应。,-,沿着放电路径电压下降。,-,在供应系统中暂时的波动过电压。,Others,防雷保护,*,74,Others,防雷保护,保护理论,-,基于麦克斯韦尔的磁平衡理论。,-,磁感应远远比阻抗严重。,-,当直径增加的时候磁感应下降。,*,75,实现,一些导体在外表面，在闭合的表面内磁场为零。,每个防雷导体到地和闪电的连接都要至少有两条平行的路径。,避雷导线越短越好。,避雷装置定位要尽可能的与要保护的系统元件接近。,保护系统,所有的金属部分通常都导电。,在旋转部件和非旋转部件的能量转化时，会有放电间隙。,单独的电刷,保护轴承,提供一种电荷平衡的方法。,(,特别是在暴雷到来之前,),为每一个可能遭受损坏的元件提供雷击保护。,Others,防雷保护,*,76,转换,放电间隙,电刷,如果缺少的话，会怎么样？,电气损坏,轴承损坏,Others,防雷保护,*,77,接地极,控制配线,（,光纤,）,避雷用接地线电机设备接地线,回路接地线,雷击对策,（,塔体下部接地,）,操作盘,Others,防雷系统,