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电池系统
BatStaCha (3): 电池快速充电
电网掉电后电池放电
BatStaTes (4): 电池检测状态
如果电池电压高于VolLow，开始检测 小负载测试（连接0.8A负载） 大负载测试（连接8A负载）
BatStaRef (5): 电池慢充状态
电池检测后电池电压大于300V
BatStaSta (6) 电池稳定状态
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变桨控制原理与功能
两个独立的刹车系统：电气－机械
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变桨控制原理与功能
• 优点
– 元件的数量最小化。
– 刹车系统有完整的空气动力学 故障保护。 – 轮毂内没有电池，更加安全。 – 可以对单个叶片控制 (IPC)。 – 在现有的风机上减少负载，延 长了生命周期，提高了生产效 率。
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•
变桨控制原理与功能 每一个叶片都可以通过变桨轴承、飞轮、减速箱、电机
•
• • •
来转动。通过变桨变频器控制变桨电机的转速，可以使 叶片在顺桨位置和工作机械位置中任何位置连续的工作。 叶片的原始位置是通过PLC中的控制算法计算而来。 如果安全链断开，叶片向顺桨位置旋转，并使风力发电 机组的转速降下来（空气动力学刹车）。从而有效的防 止叶片在风力发电机组出现故障的时候，依然在工作位 置，不能停机的状况。 当电网掉电时，电池系统可以通过直流电压为变频器供 电，同样可以完成停机作用。 变桨电机和变桨机柜都安装在转动的轮毂中，电池系统 与其供电单元都安装在不存在转动的机舱内。 电池系统的电源与一些信号通过滑环连接到转动的轮毂 中。变桨系统的控制通过从PLC传输信号的总线系统实 现。
变桨系统
培训部
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变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
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• 变桨系统的主要功能
变桨控制原理与功能
– 当风速小于目标风速时，通过调整叶片的角度， 使风力发电机组获得最为理想的能量。 – 当风速变化时，特别时超过额定风速后，调整 叶片的角度，控制风力发电机组的转速和功率， 维持机组工作在最佳状态。 – 当安全链断开时，变桨系统转向顺桨位置，从 而提供一个空气动力学的刹车作用。 – 通过风和叶轮的相互作用产生的阻尼震荡和摆 动，使风力发电机组的机械负载最小化。
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变桨变频器
• Parameter_Pitch.dw5:变桨变频器的参数文件
– 这个文件包含变桨变频器的所有必须的设置，包括 CANopen通讯的参数设置。必须下载到所有变桨变频器中。
• CANopen.on:为PLC设置CANopen通讯的文件
– 此文件包括与主站PLC的CANopen通讯的设置。它必须要通 过设置工具907 FB1131下载到PLC中。
滑环
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反馈信号
转速编码器
极限开关
接近开关
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防雷保护
避雷导线
瞬间放电间隙 电刷
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变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
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电池系统
• 为什么要电池单元？
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结构：
变桨控制原理与功能 导流帽 轮毂
轮毂变 桨控制 柜
极限工作位置撞块
变桨限 位撞块
轮毂罩
分隔壁 缓冲器 极限工作位置 开关
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变桨接 近开关
变桨制动器
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变桨控制原理与功能
变桨系统是如何实现的？
- 从站PLC控制操作 - 电气变桨系统，3个通过变频器控制的辅助马达 间接变速装置（伺服电机）。 - 机舱内的电池系统。
在 BatStaRef状态的24小时 在 BatStaRef状态后，电池电压低于VolLow的1小时后。
BatStaEar (7): 电池接地故障 此时：电池接触器打开
只能通过改变锁定开关复位
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变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
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变桨控制原理与功能
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变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
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变桨控制与定桨控制的比较
风向 大约90度的调节范围 顺桨位置
工作位置
变桨电机小齿轮
变桨齿轮边缘
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变桨变频器
• 每50msPLC向变桨变频器发一个信息，变桨变频器进行回 复并报告自己的状态。信息传输速度比偏航变频器的传输 速度要快。当通讯出现故障时，触发安全链故障。
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变桨变频器
• 在安全运行与工作模式之间的转换是PLC通过 CANopen完成的。安全运行模式优先于工作模式。 • 手动模式通过连接手动操作盒来设置。手动模式 优先于其他两种模式。
14:49Байду номын сангаас
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• 变桨变频器与PLC之间的通讯基于CANopen协议 • 波特率：500kbit/s • CANopen设备：
– – – – – PLC 变桨变频器1 变桨变频器2 变桨变频器3 偏航变频器 CANopen 主站 CANopen 从站 CANopen 从站 CANopen 从站 CANopen 从站 节点ID：10 节点ID：20 节点ID：30 节点ID：90
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变桨系统的停机方式
• 变桨系统有主要以下几种停机方式
– 正常停机 normal stop – 快速停机 fast stop – 安全停机 safety stop – 紧急停机 emergency stop – 超速停机 over speed stop
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正常停机normal stop
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变桨电机
电缆固定的不好 电缆固定的好
刹车继电器
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叶片垂直向下是，变桨从0度转向86度 60
0° position
50
40 (Nm) (A)
86° position
变桨力矩
30
电流
20
10
0 0 14:49 5000 10000 15000 (ms) 24 20000 25000 30000 35000
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电池系统
电池的各个状态
BatStaDis (0): 电池状态深度负载保护
当电池电压低或者电池没有连接时，进入此状态。
BatStaGri (1): 电网掉电
UPS系统运行是启动轮毂的前提！
BatStaErr (2): 电池故障状态 Err106 电池电压高或者没有连接 Err115电池电压低或者没有连接 Err135 3次电池检测失败，低电压 Err157 不同负载的电池电压差太小 Err167 在稳定或者慢充电时，电池电压低 14:49
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。
健康检查
电池的健康检测在一个固定的周期进行（例如：一周）。因此电池在设定好 的情况下充电，通过电压的变化来检测电池的容量。这个过程由PLC控制。
用温度补偿电池电压限制
VolLow : = 390 - (UpsBatTem/2); (*BatVolLowLev - 0,5*Batterietemperatur [°C] VolHig : = 420 - (UpsBatTem/2); (*U_LS0 - 0,5*Batterietemperatur [°C]
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变桨变频器
手动模式
现场吊装过程中，需要变桨操作时，应连接380VAC电源线
之后方可利用控制盒进行操作。
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变桨系统故障列表
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错误排除后需复位！
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变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
• 电网掉电的应急措施
– 为控制回路提供电源 – 为变桨系统提供电源
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电池系统
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电池系统
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电池系统
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电池系统
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电池数据
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电池系统
额定电压30×12V＝360V，容量5Ah 失电情况下可以提供3次连续的安全保障。 短时间提供电流：50A/5s 系统通过测量电池电压及温度来进行充放电，防止过充。
• Battery management software
– 此软件包括电池充电、检测、监视的程序。它是PLC软件的 一部分。
• PLC pitch software
– 此软件包括叶片角度的计算、叶片位置的控制、变桨系统 的控制和管理。它是PLC软件的一部分。
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变桨变频器
程序的传输 在下载完程序后，需要重新启动变频器！
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快速停机fast stop
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安全停机safety stop
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紧急停机emergency stop
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