AC2共有6个外部接口，变桨系统对其使用情况如下： 端口A：串行通信口，共有8个针，使用A3（PCLTXD）、A4（NCLTXD）两个针。输出信号是 驱动器内部状态信号，用于指示驱动器当前的内部故障。 端口B：2个针，没有使用。 端口C：4个针，CAN总线接口，没有使用。 端口D：6个针，增量型编码器接口，使用D3、D5，为旋转编码器送来的两路正交编码信号。 端口E：14个针，E1接入控制器送来的0~10V模拟量电压信号，此信号决定驱动器输出电压 的频率，用于调速；E2、E3两个针间串入5K的电阻；E12用来接收主控发出的手动向前变桨 信号，E13用来接收主控发出的手动向后变桨信号。 端口F：12个针，F1为驱动器使能信号，此端口接入60V电压后驱动器才能工作；F4为松闸 信号，此端口接收到高电平后，会在端口F9（NBRAKE）输出高电平，通过继电器控制变桨 电机内的电磁刹车；；F5（SAFETY）和F11（-BATT）短接；F6和F12间串入变桨电机内部 的PTC，用于测量电机温度。
3.2变桨线路连接图
3.3变桨系统驱动原理
变桨控制柜通过安装在电机尾部的旋转编码器来检测叶片所在的角度。 分别安装在桨叶对应的87度、5度接近开关，提供了附加的位置检测功能。安装在桨叶对 应92度的限位开关提供了当位置检测失效的情况下的安全保护功能。 通过变桨逆变器AC2驱动变桨电机进行桨叶角度调整。 直流开关电源NG5将400VAC转换为60VDC，为超级电容充电同时为24VDC电源供电。 3.4变桨控制流程图 Vensys变桨系统动作方式分为：自动模式、手动模式、强制手动模式，现根据流程图对动 作模式进行说明。控制流程图如下：
a. 直流开关电源NG5
进口NG5参数 • 型号：Zivan Battery Charger NG5 • 输入电压：400VAC(+/-15%) • 输出电压：60VDC • 输出电流：80ADC • 充电方式：间歇性充电，当电压低于55V时
开始充电，超级电容电压达到60V时停止充 电。
国产NG5参数： 型号：JF-CHARGER-60V-80A-K, JF-CHARGE-60V-80A-J 输入电压：400VAC（+/-15%） 输出电压：60VDC 输出电流：80ADC 充电方式：持续工作，电压维持 60V。
Vensys变桨控制系统
金风科技培训中心 编订
12年2月 姬晓峰
Vensys变桨控制系统
主要内容：
一、变桨系统的机械结构 二、变桨系统的功能 三、变桨系统的电气结构及控制原理 四、主要元件实物认知及功能原理 五、 变桨系统故障判断 六、变桨回路讲解
通过本章你将了解到以下内容：
1、了解系统的机械结构,及变桨系统的机械驱动方式 2、了解变桨系统的功能，变桨系统的控制策略 3、了解变桨系统的电气结构，及各元件之间的连接与配合。 4、对主要元器件的实物认知，了解元件的原理及在变桨系统中的作用 5、对变桨系统故障进行判断，并对常见故障进行分析
NG5基本原理图
优点： • 效率高； • 体积小； • 充电时间短； • 充电不受交流电源变化的约束； • 能够提供理想的充电曲线。
直流充电电源首先对三相AC400V进行整流，获得DC540V，随后通过DC/DC变换电路将DC540V 转换为所需要的工作电压，该工作电压是与超级电容的电压有关的。 直流充电器输出的信号分别为：充电器正常信号（NG5 OK信号）、充电器温度信号。充电 正常信号为充电器给出的一个干触点，当充电器正常工作时，该触点闭合。如果充电器出 现异常则该触点断开。充电器温度信号为由充电器引出的PT100电阻信号。 在国产Vensys变桨系统中仅使用了直流充电电源的正常工作指示信号，未使用温度信号。
额定风速以上阶段：变速控制器（扭矩控制器）和变桨控制器同时发挥作用。通过变速控制器 即控制发电机的扭矩使其恒定,从而恒定功率。通过变桨调整发电机的转速,使得其始 终跟踪转速设置点。
三、变桨系统的电气结构及控制流程
3.1变桨系统分布结构
Vensys变桨系统由三个柜子组成，每个 柜子都是一套独立的控制系统，完成对 单只叶片的角度控制与调节。主控发出 的信号通过机舱柜，经过滑环，传到三 个变桨柜。
变桨控制柜主电路采用交流--直流--交流结构，由逆变器为变桨电机供电，变桨电机 采用交流异步电机，变桨速率由变桨电机转速调节（通过逆变器改变供电的频率 来控制电机的转速）。
每个叶片的变桨控制柜，都配备一套由超级电容组成的备用电源，超级电容储备的能 量，在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以7度/s的速率， 从0度顺桨到90度位置。当来自滑环的电源掉电时，备用电源直接为变桨系统供电 ，仍可保证整套边疆电控系统正常工作。当超级电容电压低于软件设定值，主控 制器会控制机组停机。
变桨机组的控制策略为：
A、额定风速以下通过控制发电机的转速使其跟踪风速，这样可以跟踪最优Cp； 额定风速以下阶段：要实现的主要目标就是让叶轮尽可能多的吸收风能。
Cp越大,吸收的风能越多。由于额定风速以下风速较小，因此，此时没有必要变桨，只需要此 时将叶片角度设置为规定的最小桨矩角。
B、额定风速以上通过扭矩控制器及变桨控制器共同作用，使得功率、扭矩相对平稳；功率曲 线较好。
四、主要பைடு நூலகம்件实物认知及功能原理
4.1 变桨柜在轮毂中的安装
4.2 变桨柜内部布局
4.3 变桨柜主要元器件 控制柜内部电源及控制检测部分: a. 开关电源(NG5) b. 变桨变频器(AC2) c. 超级电容 d. A10自制模块 e. BC3150及beckoff模块 f. 温度检测（PT100） 控制柜外部驱动及检测部分: g. 变桨电机 h. 旋转编码器 i. 温度检测（PT100） j. 0°和87 °接近开关及90°限位开关 k. 滑环
b. AC-2——异步电机用高频 MOSFET逆变器
• IMS功率模块，Flash内存，微处理器控制， Can Bus
• 型号：Zapi AC-2 • 电力电子器件：MOSFET • 开关频率：8kHz • 额定直流输入电压：60VDC • 最大输出电流：450A
AC2基本原理图
该设备的端子布局如图所示：
一、变桨系统的机械结构
控制系统
变桨电机通过变桨减速器驱动涨紧轮，涨紧 轮拉动齿形带，齿形带带动变桨盘完成叶片 的角度调整。
二、变桨系统的功能
实现风力发电机组的变桨控制，在额定风速以上通过控制叶片桨叶角，使输出功率保 持在额定功率附近。在额定功率以下，保持叶片角度在最小桨叶角，使得风力发 电机处在最大吸收风能状态。停机时，调整桨叶角至停机位置（87度），使风力 发电机组出于安全状态。