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1.5MW风电机组变桨系统（风电机组变桨系统（MOOG）国电风电设备调试所2012.04主主 要要 内内 容容1.1.变桨系统基本原理介绍变桨系统基本原理介绍2.2.变桨系统整体结构组成变桨系统整体结构组成3.3.电气原理讲解电气原理讲解4.4.重要元器件介绍重要元器件介绍5.5.现场调试介绍（调试手册）现场调试介绍（调试手册）6.6.常见故障讲解常见故障讲解1.1.变桨系统基本原理介绍变桨系统基本原理介绍1.1 1.1 变桨系统桨距的调节方法为：变桨系统桨距的调节方法为：1.1.1 1.1.1 当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到50，当叶轮转速达到1.5rpm时，再调节到0，使叶轮具有最大的起动力矩，直到风力机组达到额定转速并网发电；1.1.2 1.1.2 在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0位置不变，不作任何调节；1.1.3 1.1.3 当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使发电机的输出功率保持在额定功率。1.2 1.2 顺桨停机保护顺桨停机保护1.2.11.2.1 变桨系统不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，还实现了风力发电机组的刹车系统。1.2.21.2.2 在正常停机和快速停机的情况下，变桨系统将叶片变桨到89，使叶轮逐渐停转。1.2.31.2.3 在三级故障或安全链断开的情况下，在变桨系统的帮助下进行紧急停机，每一个叶片分别由各自的蓄电池控制完成顺桨操作，即使叶片碰到91限位开关，利用叶片的气动刹车，起到安全保护作用。2.2.变桨系统整体结构组成变桨系统整体结构组成 我公司风力发电机组的变桨系统采用最先进电动变桨控制，提高了系统的可靠性，降低了维护成本。变桨的控制系统由七个柜体组成：三个轴柜，三个蓄电池柜和一个主控柜，他们不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，而且能够在事故情况下担负起安全保护作用，完成叶片顺桨操作，同时还完成故障诊断、状态监测、故障状态下的安全复位功能、雷电保护控制、电池管理功能等，确保了系统的高可靠性。变桨系统结构原理图3.电气原理讲解3.1 供电回路3.2 PLC及通讯回路3.3 安全链回路3.4 变桨回路3.5 其它重要电气回路3.1 供电回路供电回路充电器AC500轴柜：变桨电机加热器/风扇轴柜：变桨驱动器pitchmaster滑环-轮毂400V3.1.1 充电器充电器AC500为紧急顺桨蓄电池充电；为主控柜与轴柜提供230V直流电压轴柜：直流回路400V主电单向/N24V电源模块（3号AC500供电）电压检测单元供电故障诊断-PLC输入卡件变桨回路接触器提供直流电主控柜：AC500输出230V直流电池柜：蓄电池变桨电机紧急顺桨作用Pitchmaster直流母线3.1.2 电池柜：电池。直流回路 AC500输出与蓄电池之间的电路：为电池柜提供直流230V电源3.1.3 电池模块电池模块 1)风机出现故障时为变桨电机提供备用电源进行紧急顺桨。2)每节蓄电池12V，一组6块，每个电池柜有3组共18块。总电压约为216V。轴柜：直流回路3.1.4 温控继电器、温控继电器、24V电源模块电源模块温控继电器温度超过0度启动400V主电单向/N轴柜：提供24V电源变桨PLC3号AC5003.2 变桨变桨PLC及通讯回路及通讯回路24V电源模块输入输出模块7片EL10082片EL2008三个轴的pitchmasterCan通讯模块滑环-轮毂Profibus通讯电缆CAN通讯通讯Can通讯模块6751pitchmasterCan通讯模块3.3 安全链回路安全链回路复位信号15S变桨安全链返回信号安全链闭合输出信号-变桨机舱柜KL1904模块3.3.1 机舱机舱-滑环滑环24V信号线信号线3.3.2 变桨内部安全链变桨内部安全链.jpg轴柜:Pitchmaster正常轴柜:安全链闭合接触器3.4 变桨回路变桨回路直流回路主控柜：主电400V变桨电机分流电阻3.4.1 正常变桨正常变桨AC500输出直流电变桨旁路Pitchmaster电子刹车安全链回路电池动作正常变桨Pitchmaster:ENPO96限位变桨电机：电子刹车Pitchmaster:主电断,维持一段时间电池-Pitchmaster3.4.2 紧急顺桨紧急顺桨91限位开关96限位开关紧急顺桨3.4.3 低电压穿越低电压穿越电池柜：蓄电池直流母线500VPitchmaster3.4.4 手动变桨手动变桨选轴控制开顺桨3.4.5 变桨旁路及电池动作信号变桨旁路及电池动作信号轴三:紧急顺桨允许旁路旁路反馈PLC旁路接触器3.5 其它重要电气回路驱动器其它重要电气回路驱动器PITCHMASTER轴柜、电池柜和轮毂温度Pitchmaster驱动变桨电机紧急顺桨结束信号释放电子刹车主电断,维持一段时间驱动风扇安全链:驱动器正常3.5.1 驱动器驱动器PITCHMASTERCan通讯模块EL6751制动电阻直流母线3.5.2 温度测量单元温度测量单元PitchmasterX2:3、4PitchmasterX2:5、6温度变送器采集转换5秒吸合一次采集轴三和轮毂温度只有轴三有3.5.3 电压检测模块电压检测模块主控柜：400V主电单向供电电池柜:蓄电池正常范围：有24V输出265V主控柜：24V电源模块直流回路供230V直流电4.4.重要元器件介绍重要元器件介绍4.1 4.1 驱动器驱动器pitchmasterpitchmaster4.1.1 4.1.1 主要功能：主要功能：1)采集编码器值、温度等信号传给变桨主控；2)接收主控给出的变桨命令，根据变桨目标及速度给定值调节输出电压，驱动变桨电机进行变桨；状态指示灯状态指示灯外部接线外部接线X1：400V供电X2：输入输出I/O点X3：电机温度KTYX4：RS232接口X5：Can通讯X6：电机编码器X7：冗余编码器X8：预留扩展模块X9：电子刹车X21：输出，直流母线，制动电阻S1：Can总线地址选择开关功率端子接线功率端子接线X1X21控制及信号端子接线控制及信号端子接线X5、X6、X7 X3、X9、X2、X4PITCHMASTER内部电路内部电路4.2 充电器AC500 4.2.1 主要功能：1)为蓄电池充电；为主控柜及轴柜提供230V直流电；2)Input voltage:230VAC；Output voltage:215-242VDC（根据电池温度调节输出，把电池温度控制在20度）4.2.2 外部接线1)X1：230V Power Supply2)X2：Output-orCharging Voltage3)X16：Signal connections4)X17：Temperature sensor5)X18：Remote OFFRelay1：bit 0Relay2：bit 15.5.现场调试介绍现场调试介绍5.1 5.1 变桨调试准备变桨调试准备5.2 5.2 轮毂内紧急顺桨和手动变桨轮毂内紧急顺桨和手动变桨5.3 5.3 叶片编码器读数校零叶片编码器读数校零5.4 5.4 机舱手动变桨测试机舱手动变桨测试5.5 5.5 自动变桨测试自动变桨测试详见风电机组调试大纲变桨单独测试部分6.6.常见故障讲解常见故障讲解6.1 6.1 复位桨叶不动作复位桨叶不动作 6.1.16.1.1 复位后，电机抱闸不能打开，某个桨叶或几个桨叶不动作,剩下桨叶正常运转。6.1.26.1.2 查看PM（PitchMaster）ENPO信号灯是否正常。正常无法变桨 如果有ENPO信号检查电子刹车回路，如没有ENPO信号，检查6K4是否吸合，没有吸合检查6K4接触器回路。电子刹车 复位后某桨叶无法动作，PM状态灯正常、电子刹车打开，但主控无任何故障显示。1)首先测PM输入电压2)给变桨动作指令时测量PM输出端U,W电压3)6K3是否吸合，下口有无电压4)检测换向二极管好坏（单个正向导通0.4V,反向不通）5)检查直流电是否已供到变桨电机6.2 PITCHMASTER故障故障6.2.1 error_pitch_warning_voltag_dc_too_low_1/2/3报 出 数 字 几 检 查 轴 几 的Pitchmaster1）整流桥烧毁：测量直流母线ZK+与ZK-之间是否有510V以上直流电压，如不到510V需检查整流桥，正常ZK-分别对L1,L2,L3三端子的电压约为0.4V，ZK+分别对L1,L2,L3三端子的电压约为1.1V；（整流桥烧毁一般伴随主控柜400V主电的1F1、1F2、1F3空开跳闸）2）电压传感器故障：如测量直流母线电压高于520V则说明内部电压传感器已坏。此故障需更换Pitchmaster6.2.2 6.2.2 error_pitch_error_can_node_1/2/31）报数字几检查轴几的PM上X5插头，正常插头处2、7口之间应有60欧电阻，6、9口应有24V直流电压。PM上24V+输入口9口是否对地短路，如对地短路需更换此Pitchmaster。2）如can_node_1、2、3同时报出，需检查两终端电阻，如电阻没问题可能是通讯模块EL6751故障。pitch_conv_overcurrent_conv_error_sys_1/2/3驱动器过流（超过80A）检查驱动器IGBT模块是否损坏error_pitch_inside_fi_temperature_1/2/3驱动器内部温度超限（正常0-80）error_pitch_conv_overtemperature_heatsink_error_sys 1/2/3驱动器散热片温度超限（正常0-100）检查驱动器风扇是否卡主，如无法正常工作需更换Pitchmaster6.3 AC5006.3 AC500故障故障6.3.16.3.1 error_pitch_battery_charger_error_bit0(1)_sys_1/2/31)1)bit0bit0：sys_数字几检查对应的充电器，此故障为输出欠压、过压或短路。拔去充电器上X2端子充电器的输出是否为直流230V,如果输出没问题测量插头上电池电压是否过低。2)bit12)bit1：sys_数字几检查对应的充电器，此故障为输入欠压、过压或电池温度传感器故障。a 测量充电器的输出端子是否X1:L/N是否有230V交流电压；b 检查主控柜侧面对应的B线插头 检查没有问题需动作充电器供电开关对此故障进行硬件复位；如果伴随供电空开跳闸报出下面故障则需更换AC500;pitch_battery_charger_circuit_breaker_tripped_1/2/36.4 6.4 变桨通讯故障变桨通讯故障error_pitch_error_profibus 机舱-轮毂通讯中断400ms报此故障6.4.1 6.4.1 可以复位：可以复位：1)此故障可以复位说明线路没有问题，可能是由于滑环过脏影响通讯质量，清洗滑环；2)如滑环没有问题检查22号站DP头屏蔽线及轮毂内profibus屏蔽线的接线质量。6.4.2 6.4.2 无法复位：无法复位：1)测量22号站DP头3、8针有无110欧电阻，该测量需把机舱柜所有DP头拔出（切断5V供电），断开轮毂PLC供电；如电阻没有问题可能是变桨主控柜内EL6731故障；2)如为110欧电阻则打开滑环检查机舱及轮毂侧的终端电阻，看是哪部分的profibus通讯线断开。6.5 变桨安全链故障error_safety_system_pitch_system_em_stop_from_pitch6.5.1 可以复位。检查滑环清洁，清洗滑环，如无法解决可更换滑环的滑道。6.5.2 无法复位。复位后安全链闭合，过几秒钟后安全链红灯重新亮起，说明变桨内部安全链出现问题，为方便检查短接机舱柜复位信号的端子X11-7、8。此时复位安全链闭合，24V信号持续给到变桨内，进入轮毂检查中控柜内下面几个接触器的状态。19K2：安全链信号给入轮毂吸合17K7：满足三个条件吸合19K1：变桨内部安全链闭合此接触器吸合 6.6 6.6 其它故障（思考题）其它故障（思考题）6.6.1 6.6.1 无法手动变桨无法手动变桨6.6.2 6.6.2 无法紧急顺桨无法紧急顺桨6.6.3 6.6.3 报电池电压高及电池电压低故障报电池电压高及电池电压低故障1)error_pitch_error_battery_voltage_sys_1/2/32)error_pitch_battery_undervoltage_sys_1/2/36.6.4 6.6.4 报桨叶至报桨叶至9696度限位开关故障度限位开关故障