,北京国电思达科技有限公司,BEIJING GUODIAN STAR SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD.,1.5MW,风电机组变桨系统（,MOOG,）,国电风电设备调试所,2012.04,主 要 内 容,1.,变桨系统基本原理介绍,2.,变桨系统整体结构组成,3.,电气原理讲解,4.,重要元器件介绍,5.,现场调试介绍（调试手册）,6.,常见故障讲解,1.,变桨系统基本原理介绍,1.1,变桨系统桨距的调节方法为：,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,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,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,顺桨停机保护,1.2.1,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。,1.2.2,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。,1.2.3,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.,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,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,400V,3.1.1,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,/N,24V,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,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、,24V,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,PLC,3,号,AC500,3.2,变桨,PLC,及通讯回路,24V,电源模块,输入输出模块,7,片,EL1008,2,片,EL2008,三个轴的,pitchmaster,Can,通讯模块,滑环,-,轮毂,Profibus,通讯电缆,CAN,通讯,Can,通讯模块,6751,pitchmaster,Can,通讯模块,3.3,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,-,滑环,24V,信号线,3.3.2,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,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,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:ENPO,96,限位,变桨电机：,电子刹车,Pitchmaster:,主电断,维持一段时间,电池,-Pitchmaster,3.4.2,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,电池柜：蓄电池,直流母线,500V,Pitchmaster,3.4.4,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,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,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,pitchmaster,Can,通讯模块,EL6751,制动电阻,直流母线,3.5.2,温度测量单元,Pitchmaster,X2:3,、,4,Pitchmaster,X2:5,、,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,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.,重要元器件介绍,4.1,驱动器,pitchmaster,4.1.1,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,外部接线,X1,：,400V,供电,X2,：输入输出,I/O,点,X3,：电机温度,KTY,X4,：,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,X1,X21,控制及信号端子接线,X5,、,X6,、,X7 X3,、,X9,、,X2,、,X4,Pitchmaster,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 Supply,2)X2,：,Output-orCharging Voltage,3)X16,：,Signal connections,4)X17,：,Temperature sensor,5)X18,：,Remote OFF,Relay1,：,bit 0,Relay2,：,bit 1,5.,现场调试介绍,5.1,变桨调试准备,5.2,轮毂内紧急顺桨和手动变桨,5.3,叶片编码器读数校零,5.4,机舱手动变桨测试,5.5,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.,常见故障讲解,6.1,复位桨叶不动作,6.1.1,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。,6.1.2,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,6.2.1,error_pitch_warning_voltag_,dc_too_low_1/2/3,报出数字几检查轴几的,Pitchmaster,1,）,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,Pitchmaster,6.2.2,error_pitch_error_can_node_1/2/3,1,）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,Pitchmaster,6.3 AC500,故障,6.3.1,error_pitch_battery_charger_error_bit0(1)_sys_1/2/3,1)bit0,：,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)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_1/2/3,6.4,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,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,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_sto