双馈风力发电机组控制系统ppt课件.ppt
,华创双馈风力发电机组控制策略,2014年10月,课件声明本培训课件仅用于华创风力发电机组基础培训使用，培训课件中所涉及到的具体参数，不作为机组的真实数据标准使用，仅作为指导性参考文件使用。机组所使用的参数以调试完成后，确定的具体参数为准。,概述,安全链分系统偏航分系统 刹车分系统 液压分系统 齿轮箱分系统 转子分系统 发电机分系统 发电转距控制分系统 变频器分系统,变桨分系统 变桨角度控制分系统 风向检测分系统 风速检测分系统 机舱分系统 环境温度检测分系统 飞行警示灯分系统 防雷分系统 UPS,发电机组控制策略,风机控制系统通过控制对象来实现对于硬件的控制,控制硬件概念,在硬件方面其必须能够承受40C以下的低温；能够保证失效安全；还要保证可以抵御雷击的能力。有适当的加热装置，当系统长时间停电情况下，在电力恢复后能够使控制柜内温度恢复到0C以上。风机生存温度：-42C +50C ；风机运行温度：-30C +40C。,发电机组控制策略,硬件参数选择,在机舱温度高时要考虑温度冷却控制，保证机舱有良好的通风；控制柜内有良好的通风，使系统能够正常的散热。所有设备都必须满足环境温度变化的要求，有足够的加热及通风设备,发电机组控制策略,硬件参数选择,各部件加热及通风指标,发电机组控制策略,硬件参数选择,温度检测元件温度检测采用PT100，采集温度信号，通过模数转换输入控制器。在电池柜及变桨柜及变频器柜中有设置温度控制开关，由温度控制开关控制柜内温度加热及通风冷却。,发电机组控制策略,硬件参数选择,风向检测系统选用2个相同型号的风向检测仪互为备份。,发电机组控制策略,硬件参数选择,风速检测系统选用2个相同型号的风速检测仪互为备份。,发电机组控制策略,硬件参数选择,高速计数速度检测高速计数速度检测用来检测低速轴即转子转速、高速轴转速及发电机转速。转速检测采用电感式接近开关。由控制器高速计数端采集频率变化。,发电机组控制策略,硬件参数选择,高速计数速度检测速度检测开关输出串入安全链回路中,发电机组控制策略,硬件参数选择,在变速箱底部及液压站油箱内设置液位开关，当油位达到低限位时，开关动作，控制系统感知液位低，报警/停机,发电机组控制策略,硬件参数选择,压力检测主要检测变速箱润滑油压力信号及液压站压力信号，压力检测分两种： 开关量检测连续量检测,发电机组控制策略,硬件参数选择,偏航位置检测采用2个电感式接近开关进行检测格雷码。控制器对格雷码解码计算偏航角度及偏航方向,发电机组控制策略,硬件参数选择,刹车片磨损及动作检测高速刹车安装刹车片磨损开关，开关采用机械式防误动检测开关反馈刹车片动作状态,发电机组控制策略,硬件参数选择,偏航扭缆扭缆开关检测机舱因对风与原始安装旋转的角度当角度大于设定值（如720）时切断电机此方向旋转控制线路，同时在这种情况下要手动解缆。为保证定位精度，在通过机械中点时触点变化（NO-NC)，使系统可以自动校正角度。,发电机组控制策略,硬件参数选择,发电机组控制策略,硬件参数选择,电力测量单元在塔底柜中有电源测量装置。测量电网电压及电流。电压测量采用变压器将690V降至低压电，输入控制器电量测量模块；电流测量采用电流互感器转换后输入控制器电量测量模块；电流互感器及电压变压装置需要校准并达到1精度要求,发电机组控制策略,硬件参数选择,控制回路主要控制电动机电磁阀电加热装置等,发电机组控制策略,硬件参数选择,发电机并网开关及保护发电机定子并网开关主要技术参数,发电机组控制策略,硬件参数选择,发电机并网开关及保护发电机定子保护开关采用3段电子式保护开关,发电机组控制策略,硬件参数选择,变流器保护变流器保护采用变频器厂家推荐的快速熔断保险丝，主要技术参数如下,发电机组控制策略,硬件参数选择,机舱控制柜塔底供电对机舱控制柜供电采用保险丝及开关两级保护，保险丝为短路保护而开关为过载保护。短路保护保险丝参数：,发电机组控制策略,硬件参数选择,机舱控制柜塔底供电过载保护开关参数：,发电机组控制策略,硬件参数选择,电动机开关及保护电动机保护采用热磁断路器保护。需要符合IEC/EN 60947-2标准的要求，选择参数如下：,发电机组控制策略,硬件参数选择,电动机开关及保护电动机接触器选择具有防尘功能即IP防护等级在40以上的产品。具体参数如下：,发电机组控制策略,硬件参数选择,防雷保护IEC61024-1 防雷电保护结构及其基本原理IEC 61400-24风力发电机系统IEC 61024-1-1和IEC 61024-1-2 防雷电保护结构的基本原理、保护等级的选择、雷电保护设计和安装GB50057-1994(2000年版)建筑物防雷设计规范中国船级社风力发电机组设计规范中防雷系统设计规范内容,发电机组控制策略,硬件参数选择,防雷保护按照IEC 62305-4，防雷分区如下：每台机组配有独立的接地系统，接地电阻最小值不低于4 ,发电机组控制策略,硬件参数选择,发电机组控制策略,BSZ0,BSZ1,BSZ2,BSZ1,BSZ2,BSZ1,BSZ0,控制软件说明,运行信息显示系统状态：显示当前系统工作状态；正常、警告、停止 运行状态：当前设备运行状态； 状态时间累计值：通过上升/下降计数的形式显示状态时间值。当时间值为零时，状态发生切换。,发电机组控制策略,控制软件说明,运行信息显示偏航状态：停止中、停止、启动顺时针偏航、顺时针偏航、动逆时针偏航、逆时针偏航风速：显示选择的风速仪测量值；30s风向平均值：显示选择的风向仪的30s平均值；发电机转速：显示选择的发电机转速；,发电机组控制策略,控制软件说明,运行信息显示变桨速度值：显示3个桨叶的平均变桨速度；转矩给定值：显示当前转矩给定值功率：显示电网端功率值偏航程序：显示当前偏航程序,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态主控系统通过状态控制对风力发电机的运行状态进行控制。风力发电机的运行状态包括系统刹车、启动、自检、空转、并网及发电等。,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态主控系统有4种预定义的刹车程序 刹车程序 50：正常刹车 刹车程序 99：电网故障 刹车程序 199：紧急停止/安全链动作 刹车程序 200：电网故障+紧急停止/安全链故障,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态若有多个刹车程序存在时，按下列原则选择刹车程序：具有高刹车号的故障码有高优先级在刹车过程中刹车号只能升高不能降低在刹车过程中若出现复位，刹车程序在没有完成之前不停止刹车。,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态当系统处于刹车控制状态下时，可以由下列方式进行复位：若故障码是设置为自动复位方式时，刹车程序自动复位。用户通过操作界面进行复位通过远程操作界面复位,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨限制表在设置变桨限制表参数可以提高风机的安全性,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨速度限制表在设置参数时用户还必须对变桨速度参数表进行设置,发电机组控制策略,控制软件说明,运行状态,发电机组控制策略,控制软件说明,启动状态当风机脱离任何一个刹车状态或服务状态时，可以进入启动状态。启动状态必须符合下列条件：没有故障码存在（刹车程序号 50);桨叶在停机位置 *Stopped pos. xx.x；没有设置服务开关并且远程维护开关是关闭的。（*Remote Service: x = 0)；,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机组控制策略,维护在脱离4个刹车状态的任何一个状态都可以进入服务状态。进入服务状态条件：没有故障码存在（刹车程序号 50);桨叶在停机位置 *Stopped pos. xx.x；设置服务开关或远程维护开关是关闭的。（*Remote Service: x = 1)；,控制软件说明,在维护状态下，风机可以进行手动操作,发电机组控制策略,控制软件说明,对风,发电机组控制策略,控制软件说明,自检从对风状态可以进入自检状态，自检状态有6个分状态。,发电机组控制策略,控制软件说明,自检运行判断在进入自检前要先检查是否需要运行自检查,发电机组控制策略,控制软件说明,检测1MDS电池检测1（电压）,发电机组控制策略,控制软件说明,检测2MDS电池检测2（电池驱动变桨）,发电机组控制策略,控制软件说明,检测3变桨速度检测,发电机组控制策略,控制软件说明,自检检测 4 检验变桨定位精度是否在规定的范围内：,发电机组控制策略,控制软件说明,检测5刹车检测,发电机组控制策略,控制软件说明,跳过自检,发电机组控制策略,控制软件说明,初始化空转,发电机组控制策略,控制软件说明,并网转速空转,发电机组控制策略,控制软件说明,并网,发电机组控制策略,控制软件说明,发电运行,发电机组控制策略,控制软件说明,不脱网空转,发电机组控制策略,控制软件说明,转距表变换,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨维护试验,发电机组控制策略,控制软件说明,电池测试,发电机组控制策略,控制软件说明,偏航,发电机组控制策略,控制软件说明,自动对风状态图,发电机组控制策略,控制软件说明,自动解缆状态图当风机运行与自动模式下，若下列条件满足，故障码715触发。并进行自动解缆：电缆扭缆角度大于参数*Rewind low power xxxx并且发电功率低于10% * Rated power xxx.x kW, 故障码250没有激活；电缆扭缆角度大于参数 *Rewind xxxx。,发电机组控制策略,控制软件说明,自动解缆步序,发电机组控制策略,控制软件说明,手动偏航状态图,发电机组控制策略,控制软件说明,偏航程序,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序50在刹车程序50激活时，刹车程序按如下步骤执行保持安全链闭合高速轴刹车保持释放对变桨系统采用下列动作在0kW情况下发电机拖网。,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序99在刹车程序99激活时，刹车程序按如下步骤执行保持安全链闭合高速轴刹车保持释放对变桨系统采用下列动作发电机立即脱网。,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序199安全链断开高速轴刹车在转速低于*(G) Brake close high torque xxxx rpm转速时刹车对变桨系统采用下列动作发电机在0kW时脱网,发电机组控制策略,控制软件说明,刹车程序200安全链断开高速轴刹车在转速低于*(G) Brake close high torque xxxx rpm转速时刹车对变桨系统采用下列动作发电机立即脱网,发电机组控制策略,控制软件说明,液压泵连锁当有下列情况出现时，液压泵禁止启动：UPS电源电池电压低(Status Code 41)液压站油位低(Status Code 1201)；在参数*(H) (P) time max. xxx.x s时间内没有建立起足够的压力(Status Code 1213)泵保护开关跳闸电网重复故障,发电机组控制策略,控制软件说明,液压泵连锁 当有下列情况出现时，液压泵禁止启动： 电网1相或多相电压低于50%额定值 电网相角超差 电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s 电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s 频率超上限 频率超下限,发电机组控制策略,控制软件说明,齿轮箱除出现下列条件，油泵总是运转的。电网重复故障电网1相或多相电压低于50%额定值电网相角超差电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s频率超上限/下限安全链断开,发电机组控制策略,控制软件说明,齿轮箱齿轮箱有3个PT100进行温度检测：齿轮油温高速端轴承温度低速端轴承温度,发电机组控制策略,控制软件说明,齿轮箱在下列情况下，齿轮油冷却风扇连锁：电网重复故障电网1相或多相电压低于50%额定值电网相角超差电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s频率超上限频率超下限安全链断开,发电机组控制策略,控制软件说明,齿轮箱出现下列情况将连锁齿轮箱加热器：电网重复故障电网1相或多相电压低于50%额定值电网相角超差电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s频率超上限/下限安全链断开,发电机组控制策略,控制软件说明,低速轴转子 低速轴转子速度测量由安装在轴承侧的接近开关检测此信号还连接到WP2035超速检测装置开关发12个脉冲/每转超速开关检测到低速轴转子速度超过设定值时将断开安全链低速轴转子轴承处安装 PT100检测轴承温度,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机 发电机转速由接近开关来检测发电机的转速此信号还连接到WP2035超速检测装置开关发2个脉冲/每转超速开关检测到发电机速度超过设定值时将断开安全链在发电机上安装有5个PT100，分别检测3相线圈的温度及驱动端和非驱动端轴承的温度。,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机若有下列情况存在将连锁加热器输出：电网重复故障电网1相或多相电压低于50%额定值电网相角超差电压高并超过延时 电压低并超过延时 频率超上限/下限安全链断开所有温度控制没有使能,发电机组控制策略,控制软件说明,发电机在下列情况下，风扇启动将被连锁：电网重复故障电网1相或多相电压低于50%额定值电网相角超差电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s频率超上限/下限安全链断开所有温度控制没有使能,发电机组控制策略,控制软件说明,塔筒共振时间为保证风机不在共振频率下长时间运转，设置共振时间规避控制需要设置3个参数：共振转速下限 *T. resonance xxx rpm共振转速上限 *T. resonance xxx rpm共振转速最大时间 *resonance Max. xx s设置状态码205，风机停止。30s后重新启动并检查风速。,发电机组控制策略,控制软件说明,变流器变流器通过CanOpen与主控系统进行通讯。主控系统至变流器控制字转矩给定值功率因数给定值,发电机组控制策略,控制软件说明,变流器变流器至主控系统CCU状态字实际速度实际有功功率主电压实际IGBT温度,发电机组控制策略,CCU错误字实际转矩实际无功功率线电流,控制软件说明,变流器变流器至主控系统 在CCU状态字中包含信号如下： RDYON变频器就绪，可以上电。 RDYRUN转速在工作范围内，可以运行 RDYREF完成并网，可以进行给定主控系统根据状态字了解变流器的工作状态，发出控制指令,发电机组控制策略,控制软件说明,电网 电网监视对象检测3相电网的参数并进行计算。存储检测及计算的结果以便形成电压曲线和电流曲线。,发电机组控制策略,控制软件说明,电网 若出现下列情况，视为电网故障并产生不同的状态码：电网重复故障 状态码100电网1相或多相电压低于50%额定值状态码 102电网相角超差 状态码 103电压高并超过延时 *Max. volt xxx.x s 状态码 110电压低并超过延时 *Min volt xxx.x s 状态码 111,发电机组控制策略,控制软件说明,电网 若出现下列情况，视为电网故障并产生不同的状态码：频率超上限 状态码 120频率超下限 状态码 121相间120差超差状态码 130危险频率 状态码 134,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器 变桨控制器是风机控制器的标准对象。其功能是通过PI调节器调节变桨角度实现发电机转速控制。凹波器的凹波作用是PI控制器得到的反馈速度小于真实速度，这样控制器就会继续加速从而躲开共振频率。,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器 变桨控制器模式由程序确定。通常情况下，控制器可以工作在下列模式中：AUTO: 由程序设置速度给定值，PI控制器自动调节发电机转速。MANUAL: 由运行程序设置给定值，变桨控制器处于手动运行模式。ESTOP: 紧急停止风机。,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器运行状态主控系统可以指定MDS的运行模式，有下列5种运行模式：安全速度模式运行模式维护模式电池测试1模式电池测试2模式,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器维护模式用来测试或调整变桨系统。在这种模式下桨叶可以单独控制也可以一起控制。MDS只能在下列条件下进入维护模式：维护状态码被设置变桨角度 85(参数)发电机转速 10 rpm(参数),发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器电池测试1模式在此模式下检测电池电压，若电池电压比Battery Warnning limit / Battery Stop Limit低时将设置相应的状态码。顺序与电池测试2相同但不设置变桨角度。,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器电池测试2模式在此状态下MDS在两个角度间移动桨叶并检测电池电压只有满足下列条件时MDS可以进入电池测试模式：桨叶角度 40(参数)发电机转速 10 rpm(参数),发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器电池测试2模式测试过程如下：一、若桨叶实际角度高于*Battery test angle xx.x, 将向下移动到此角度。二、所有桨叶进入电池测试模式三、若无法启动电池测试，设置状态码1157四、断开MDS供电电源五、移动桨叶到90。,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器电池测试2模式测试过程如下：六、连接MDS供电电源七、读取电池电压（保存最小值）八、若电池的电压降低于报警限制值或停止限制值，设置相应的状态码九、电池测试模式结束，MDS进入先前模式,发电机组控制策略,控制软件说明,变桨控制器安全速度模式当MDS系统自己或主控系统检测到严重错误时进入安全速度模式。在此模式下，MDS退出位置控制模式，变化为速度控制模式并以11/s 的速度向停止位置变桨。,发电机组控制策略,控制软件说明,WP4084震动检测装置与主控系统通过Mnet协议进行通讯,发电机组控制策略,结束,
