• 变桨控制柜主电路采用交流--直流--交流回路。 • 由变桨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。 • 每个叶片的变桨控制柜可以独立控制。 • 每个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，能保证当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控
3×35mm2 Motor 10×1mm2
2×1mm2 91°限位开关 8×1mm2
3×35mm2 Motor 10×1mm2
2×1mm2 91°限位开关 8×1mm2
Encoder旋编
2-3×1mm2 87°、5° 接近开关
电机控制 及信号线
Encoder旋编
2-3×1mm2
87°、5° 接近开关
链
DP总线 (3)
x5b x5a x10a x10b x5c Pitchbox2 x10c
x9 x8 x6 x7
3×400V AC供 电
4×2.5mm2
DP总线 （3）
x5b x5a
x5c
Pitchbox3
x9 x8 x6 x7
3×35mm2 Motor 10×1mm2
2×1mm2 91°限位开关 8×1mm2
三、变桨系统的介绍
1、变桨柜之间连接线示意图
滑环
3×2.5mm2
DP总线 (3)
安 全 链
DP总线 (3)
3×400V AC供 电
4×2.5mm2
x5b x5a x10ax10b x5c Pitchbox1 x10c
x9 x8 x6 x7
3×400V AC供 电
4×2.ห้องสมุดไป่ตู้mm2
安
DP总线
全
(3)
DC 24V
DC/DC 变换
温
状
控
变
电
度
态
制
桨
机
信
信
命
速
温
号
号
令
度
度
Pt100
风扇
电源开关
开关电源
DC 60V
DC 0V
电机 刹车
变桨逆变器AC2
UVW 变桨电机
叶 片 桨 距 角
旋转编码器
91
87
度 5度 度
限 接接
位 近近
开 开开
关 关关
3、变桨系统特点
• 变桨控制系统实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角使 输出功率保持在额定状态。
•中间的插头 Profibus DP现场总线，2芯线+屏蔽，10VDC；
•下面的插头 5芯线，400VAC，机舱到变桨系统的电源
四、变桨系统主要部件
控制柜内部电源及控制检测部分: • 1、直流充电器NG5 • 2、变桨变频器AC2 • 3、超级电容 • 4、电容电压转换模块A10和倍福KL3404模块 • 5、倍福BC3150及其他模块 • 6、温度传感器Pt100和倍福KL3204模块 • 控制柜外部驱动及检测部分: • 7、变桨电机 • 8、旋转编码器和倍福KL5001模块 • 9、5°和87°接近开关 • 10、91°限位开关
课程大纲
• 一、变桨系统的机械结构 • 二、变桨距控制的目的 • 三、变桨系统的介绍 • 四、变桨系统主要部件 • 五、变桨系统的维护和故障诊断
一、变桨系统的机械结构
控制系统
二、变桨距控制的目的
在风力发电领域中应用的几种控制方式：
• 定速定桨控制(FSFP) 成本低、功率曲线较差
• 定速变桨控制(FSVP) 叶轮转速基本保持不变、额定风速以上可以实现恒功率
• 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
3、超级电容
• 型号：4-BMOD2600-6 • 额定电压：60VDC • 总容量：125F • 总存储能量：150kJ • 四组串联 • 单组电容电压：16VDC • 单组电容容量：500F
制系统供电，足以使叶片以7°/s的速率，从0°顺桨到90°。 • 变桨柜内部和主控通讯都采用DP总线，其传输速率为3Mbit/秒 • 各个变桨柜都有独立的手自动变桨装置和电源开关装置。
4、变桨控制方式
• 自动变桨：正常工作，程序控制；
• 手动变桨：调试、维护；只有当两只叶片的位 置在86度附近，第3只叶片才能朝0度变桨；若 要维护某一叶片，如叶片朝0°方向变桨，其桨 距角不能小于5°，如叶片朝90°方向变桨，当 碰到限位开关后，不能再变桨，若要继续变桨， 可采取强制变桨模式变桨，而其余两个叶片则 要求转到桨距角不能小于86°的位置。
• 变速失速控制(VSFP) 额定风速以下可以实现最优Cp、但额定风速以上功率曲线较差
• 变速变桨控制(VSVP) 定风速以下通过控制发电机的转速使其跟踪风速，这样可跟踪最优Cp；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。
相同容量的定桨距和变桨距机组功率曲线的对比
1、直流充电器NG5
• 型号：Zivan Battery Charger NG5 • 输入电压：400VAC(+/-15%) • 输出电压：60VDC • 输出电流：80ADC 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。
2、变桨变频器AC2
电机控制 及信号线
Encoder旋编
2-3×1mm2
87°、5° 接近开关
电机控制 及信号线
2、变桨系统电气回路图
Profibus DP
自动/手动切换
状态
Beckhoff I/O system
向0度变桨
向90度变桨 手动控制
状态 信息
电压信 号
控制 命令
A10电压/电 流转换
DC 24V DC/DC 变换
• 强制手动变桨：调试、维护；3只叶片都可以朝 0度变桨，不受86度限制；叶片能在任意桨距角 范围内任意转动。
• Forward：朝0度变桨；
• Backward：朝90度变桨
注意：强制手动模式时，操作不当对机械部件 和人员可能引起相当大的危害。
5、变桨系统与机舱的连接
•上面的插头 5芯线+屏蔽，24VDC，机舱到变桨的安全链；
相比密封铅酸蓄电池作备用电源的变桨系统，超级电容的变桨控制系统具有下列优点： a、充电时间短； b、交流变直流的整流模块同时作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路； c、超级电容随使用年限的增加，容量减小的非常小； d、寿命长； e、无须维护； f、体积小，重量轻等优点； g、充电时产生的热量少。