华电天仁变桨TR-1.5G演示文稿变桨补充

国电风电设备调试所第1页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.目录1.变桨系统硬件组成2.变桨系统接口定义3.变桨系统控制及故障诊断4.变桨系统与风电主控通讯第2页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.1.变桨系统硬件组成1.1采用三柜制设计理念,系统包括三个根本相同的控制柜每个柜内包括：1.1.1电源管理模块〔400AC-60VDC〕超级电容〔4×16V〕1.1.3变频器〔速度环、电流环〕PLC〔位置环及控制输出〕及通讯接口〔DP,CAN〕含有继电器输入/输出的平安电路1.2每个轴箱的外部连接有：三相交流异步电动机〔29V〕SSI和增量式编码器〔编码器校零：短接10X1的7和8端子〕95°限位开关3-5°桨叶位置传感器和90°桨叶位置传感器。第3页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.1.1.1电源管理模块〔400AC-60VDC〕采用电源管理模块，用于AC400转换DC60V供变频器及超级电容使用。输入过欠压保护〔Vac〕；输入过压保护〔Vac〕；过温保护〔℃〕；输出过流/短路保护；输出过压保护〔VDC〕。缺相保护。1〕INPUT400+20％冲击电流小于10A，45-65Hz，2〕OUTPUT60/80V输入EMI滤波输入三项整流DC-DC功率变换输出高频整流滤波输出二级滤波开关变换CPU控制系统控制系统供电GNDF容性负载RSTDC60V第4页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.1.1.2超级电容〔4×16V〕系统采用超级电容技术，在节省空间的同时，减少维护本钱及对环境的污染，超级电容额定电压60VDC,PLC电容温度伺服控制器检测电容中间电压。1〕采用超级电容的变桨控制系统具有以下优点：a充电时间短，2分钟左右即可充满至60V；b耐低温；c寿命长，充放电次数可达10万次以上，-无须维护；d超级电容随使用年限的增加，容量减小的非常小；e体积小，重量轻；f电源管理模块作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路。第5页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.2〕超级电容模组端电压检测和中间点电压检测a系统上电120S后超级电容模组端电压应大于54V，否那么会断平安链，风机紧急停机；b在4个超级电容模组的中间位置增加了中间点电压检测，当中间点与1/2端电压之差大于2V时，系统判定超级电容状态不正常，平安链断开，风机紧急停机。与蓄电池相比，超级电容模组电压检测更有意义。原因如下：蓄电池在放电过程中电压会有跌落，但停止放电后，蓄电池电压会自动恢复到正常电压附近，因此蓄电池电压监测很大程度上不能反映蓄电池的能量情况；超级电容模组随着放电过程电压也会跌落，停止放电后，电压不会自动恢复，只有进行充电后电压才能恢复正常，因此超级电容的电压检测更能反映其能量情况。c超级电容模组端电压检测和中间点电压检测既能检测超级电容模组内部短路和开路的故障，也能反映其能量情况。第6页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.第7页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.充电器主要由输入整流滤波、DC-DC变换、输出高频整流滤波、以及CPU控制电路组成。其中输入整流滤波器对于电磁兼容有很大作用，有效地抑制了来自交流电网的传导干扰，DC-DC高频变换使整机效率大大提高。高频整流滤波作用使电源的输出纹波极小。CPU控制系统用于控制各种负载变换情况下的稳定输出。第8页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.1.1.3变频控制器1〕三相异步交流电机变频器2〕电子刹车功能3〕CANBUS接口4〕程序存储器5〕额定直流输入电压60VDC6〕最大输出电流450A7〕开关频率8kHz8〕环境温度-40℃~+50℃，最高工作温度85℃第9页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.24VDC电源第10页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.第一路控制轴柜加热器第二路控制2T2输入电源温度控制器第11页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.CPU：CX9000-0001AI：EL3204DI：EL1008DO：EL2008SSI：EL5001ProfibusDPCANOPEN1.1.4PLC配置第12页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.每个轴柜设计有独立的PLC系统，通过ProfibusDP与风电主控进行通讯。第13页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.三相异步交流电动机额定电压：3*29VAC额定电流：90A额定功率：4.5kW额定转矩：28.6Nm额定转速：1500rpm电机采用3x50mm²的带柔性金属网电缆，轴箱侧与电机侧可靠接地。所有外部连接都有过压保护装置。所有的外部连接通过屏蔽电缆接地〔哈丁插头内部采用GND接地，轴箱接地采用铜条或接地螺钉〕变桨电机第14页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.c超级电容模组端电压检测和中间点电压检测既能检测超级电容模组内部短路和开路的故障，也能反映其能量情况。f电源管理模块作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路。5)Can通讯故障11)本桨叶位置大于最大位置限值12芯24VDC电源线。变频器采用低压控制策略。充电器主要由输入整流滤波、DC-DC变换、输出高频整流滤波、以及CPU控制电路组成。400VAC电源线，ProfibusDP通讯线，3变频器〔速度环、电流环〕三相交流异步电动机〔29V〕1电源管理模块〔400AC-60VDC〕1〕三相异步交流电机变频器3故障复位控制紧急模式桨叶转到89°位置的故障包括：采用冷板技术，变频器取消散热风扇,紧贴在大功率散热板上采用铸铝大功率散热板铸铝散热器材质本身具有升温快、散热效果好的特性铝的耐氧化腐蚀性能好,重量轻散热板第15页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.变频器采用低压控制策略。冷板技术的应用给变桨系统本身创造了良好的运行环境。型变桨系统采用超级电容作为备用电源，超级电容作为备用电源与柜内其它部件紧凑合理的安装在轴箱内，减少对柜体空间要求，能够实现三轴柜设计。超级电容有寿命长、低温特性好、功率密度高等优点，非常适合风电变桨系统，系统还设计了多种手段实现对备用电源状态的在线监测，能更真实地了解备用电源的能量状态，大大提高了系统的平安可靠性。第16页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.2.变桨系统接口定义变桨系统结构简图第17页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.滑环进线包括400VAC电源线，ProfibusDP通讯线，12芯24VDC电源线。2.2滑环进线接口定义第18页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.3.控制方案和故障诊断风电主控采用ProfibusDP方式与轴箱PLC通讯。ProfibusDP通讯波特率兆第19页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.3.1控制方案轴柜内的CANBUS通讯柜内PLC、电源管理模块、变频器之间采用CANBUS通讯方式。第20页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.3.1.1平安链及EFC紧急顺桨风机平安链串入三个轴箱PLCOK8K3触点回路,当有故障发生时，平安链断开，进入紧急模式。EFC紧急顺桨信号分别接入三个轴箱的继电器，当发生EFC时，继电器失电，风机顺桨。第21页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.1〕自动模式：正常工作，接受风电主控位置指令。2〕手动模式：3〕强制手动模式：PLC第2个EL1008第1个通道为强制手动信号。具体实现：短接轴柜内2X1的9和10端子。Forward：开桨Backward：收桨A：自动模式M：手动模式3.1.2控制方案--------操作模式第22页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.Forward：开桨Backward：收桨控制方案低电压穿越〔LVRT〕当变桨系统交流失电或故障时，整个变桨系统切为超级电容供电，8s后进入紧急模式，变桨系统顺桨到平安位置。这种控制策略能使变桨系统实现低电压穿越功能，维护电网平安稳定运行。第23页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.3.2故障诊断3.2.1进入紧急模式。紧急模式桨叶转到89°位置的故障包括：1)本桨叶位置小于最小位置限值8)电机堵转2)本桨叶位置大于最大位置限值9)变频器超温3)变桨电机转速超过最高转速限值10〕轴箱超温4)ProfibusDP通讯故障11〕超级电容中间电压比较错误5)平安链动作12〕90°位置传感器故障6)主电源故障13〕3°位置传感器故障7)欠压3.2.2进入紧急模式紧急模式桨叶转到95°位置的故障包括：1〕Can通讯故障2〕编码器故障3〕Enable故障第24页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.3.3故障复位控制复位1)90°位置传感器故障7)电机堵转2)3°位置传感器故障8)变频器超温3)编码器故障9)轴箱超温4)Profibus通讯故障10)本桨叶位置小于最小位置限值5)Can通讯故障11)本桨叶位置大于最大位置限值6)欠压12)变桨电机转速超过最高转速限值第25页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.4.变桨PIC与风机主控ProfibusDP通讯4.1风电主控→变桨PLC〔下行〕4.1.1位置指令4.1.2速度限制4.1.3加速度限制4.1.4桨叶位置反响4.1.5复位4.1.6心跳4.1.7润滑油泵第26页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.4.2变桨PLC→风电主控〔上行〕1〕变频器Can通讯故障8〕轴箱温度AO2〕95°限位开关动作9〕电容温度AO3〕主电源故障10〕电容电压AO4〕手动模式11〕变频器温度AO5〕强制手动模式12〕电机温度AO6〕SSI状态故障13〕电容总电流AO7〕心跳14〕位置反响AO第27页，共27页。北京国电思达科技有限公司BEIJINGGUODIANSTARSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD.