风力发电变桨系统
摘要：变桨系统是风力发电机的重要组成部分，本文围绕风力发电机变桨系统的构成、作用、控制逻辑、保护种类和常见故障分析等进行论述。
关键词：变桨系统；构成；作用；保护种类；故障分析
1 综述
变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。
变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。
风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。
风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时（风速在12m/s到25m/s之间时），为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间（变桨角度根据风速的变化进行自动调整），通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。
变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。
由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。
每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。
风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。
2 变浆系统的作用
根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。
3 主要部件组成
4变桨系统各部件的连接框图
图1：各部件间连接框图
变桨中央控制箱执行轮毂内的轴控箱和位于机舱内的机舱控制柜之间的连接工作。
变桨中央控制箱与机舱控制柜的连接通过滑环实现。通过滑环机舱控制柜向变桨中央控制柜提供电能和控制信号。另外风机控制系统和变桨控制器之间用于数据交换的Profibus-DP 的连接也通过这个滑环实现。
变桨控制器位于变桨中央控制箱内，用于控制叶片的位置。另外，三个电池箱内的电池组的充电过程由安装在变桨中央控制箱内的中央充电单元控制。
4.1 中控箱
图2：中控箱
4.2 轴控箱
在变桨系统内有三个轴控箱，每个叶片分配一个轴控箱。箱内的变流器控制变桨电机速度和方向。
图3：轴控箱
4.3 电池箱
和轴控箱一样，每个叶片分配一个电池箱。在供电故障或EFC 信号（紧急顺桨控制信号）复位的情况下，电池供电控制每个叶片转动到顺桨位置。
图4：电池箱
4.4 变桨电机
变桨电机是直流电机，正常情况下电机受轴控箱变流器控制转动，紧急顺桨时电池供电电机动作。
图5：变桨电机
4.5 冗余编码器
图6：冗余编码器
4.6 限位开关
每个叶片对应两个限位开关：91度限位开关和96度限位开关。96度限位开关作为冗余开关使用。
图7：限位开关
4.7 各部件间连接电缆
变桨中央控制箱、轴控箱、电池箱、变桨电机、冗余编码器和限位开关之间通过电缆进行
连接。为了防止连接电缆时产生混乱，电缆有各自的编号。
5 变桨系统的保护种类
位置反馈故障保护：为了验证冗余编码器的可利用性及测量精度，将每个叶片配置的两个编码器采集到的桨距角信号进行实时比较，冗余编码器完好的条件是两者之间角度偏差小于2°；所有叶片在91°与95°位置各安装一个限位开关，在0°方向均不安装限位开关，叶片当前桨距角是否小于0°，由两个传感器测量结果经过换算确定。除系统掉电外，当下列任何一种故障情况发生时，所有轴柜的硬件系统应保证三个叶片以10°/s的速度向90°方向顺桨，与风向平行，风机停止转动：任意轴柜内的从站与PLC主站之间的通讯总线出现故障，由轮毂急停、塔基急停、机舱急停、震动检测、主轴超速、偏航限位开关串联组成的风机安全链以及与安全链串联的两个叶轮锁定信号断开（24V DC 信号）；无论任何一个编码器出现故障，还是同一叶片的两个编码器测量结果偏差超过规定的门限值；任何叶片桨距角在变桨过程中两两偏差超过2°；构成安全链、释放回路中的硬件系统出现故障；任意系统急停指令。变桨调节模式时，预防桨距角超过限位开关的措施：91°限位开关；到达限位开关时，变桨电机刹车抱闸；轴柜逆变器的释放信号及变桨速度命令无效，同样会使变桨电机静止。变桨电机刹车抱闸的条件：轴柜变桨调节方式处于自动模式下，桨距角超过91°限位开关位置；轴柜上控制开关断开；电网掉电且后备电电源输出电压低于其最低允许工作电压；控制电路器件损坏。
图8：变浆机构机械连接
电机变桨距控制机构可对每个桨叶采用一个伺服电机进行单独调节，如图8所示。伺服电机通过主动齿轮与桨叶轮毅内齿圈相啮合，直接对桨叶的节距角进行控制。位移传感器采集桨叶节距角的变化与电机形成闭环PID负反馈控制。在系统出现故障，控制电源断电时，桨叶控制电机由蓄电池供电，将桨叶调节为顺桨位置，实现叶轮停转。
6 变桨系统故障分析
6.1变桨控制系统常见故障原因及处理方法
6.1.1变桨角度有差异
叶片1变桨角度有差异
叶片2变桨角度有差异
叶片3变桨角度有差异
原因：变桨电机上的旋转编码器（A编码器）得到的叶片角度将与叶片角度计数器（B编码器）得到的叶片角度作对比，两者不能相差太大，相差太大将报错。
处理方法：1.由于B编码器是机械凸轮结构，与叶片的变桨齿轮啮合，精度不高且会不断磨损，在有大晃动时有可能产生较大偏差，因此先复位，排除故障的偶然因素；2.如果反复报这个故障，进轮毂检查A、B编码器，检查的步骤是先看编码器接线与插头，若插头松动，拧紧后可以手动变桨观察编码器数值的变化是否一致，若有数值不变或无规律变化，检查线是否有断线的情况。编码器接线机械强度相对低，在轮毂旋转时，在离心力的作用下，有可能与插针松脱，或者线芯在半断半合的状态，这时虽然可复位，但转速一高，松动达到一定程度信号就失去了，因此可用手摇动线和插头，若发现在晃动中显示数值在跳变，可拔下插头用万用表测通断，有不通的和时通时断的，要处理，可重做插针或接线，如不好处理直接更换新线。排除这两点说明编码器本体可能损坏，更换即可。由于B编码器的凸轮结构脆弱，多次发生凸轮打碎，因此对凸轮也应做检查。
6.1.2叶片没有到达限位开关动作设定值
原因：叶片设定在91°触发限位开关，若触发时角度与91°有一定偏差会报此故障。
处理方法：检查叶片实际位置。限位开关长时间运行后会松动，导致撞限位时的角度偏大，此时需要一人进入叶片，一人在中控器上微调叶片角度，观察到达限位的角度，然后参考这个角度将限位开关位置重新调整至刚好能触发时，在中控器上将角度清回91°。限位开关是由螺栓拧紧固定在轮毂上，调整时需要2把小活扳手或者8mm叉扳。
6.1.3某个桨叶91°或95°触发
有时候是误触发，复位即可，如果复位不了，进入轮毂检查，有垃圾卡主限位开关，造成限位开关提前触发，或者91度限位开关接线或者本身损坏失效，导致95°限位开关触发。
叶片1限位开关动作
叶片2限位开关动作
叶片3限位开关动作
原因：叶片到达91°触发限位开关，但复位时叶片无法动作或脱离限位开关。
处理方法：首先手动变桨将桨叶脱离后尝试复位，若叶片没有动作，有可能的原因有：①机舱柜的手动变桨信号无法传给中控器；可在机舱柜中将141端子和140端子下方进线短接后手动变桨②检查轴控柜内开关是否有可能因过流跳开，若有合上开关后将桨叶调至90°即可复位③轴控箱内控制桨叶变将的6K1接触器损坏，检查如损坏更换，同时检查其他电器元件是否有损坏。
6.1.4 变桨电机温度高
变桨电机1温度高
变桨电机2温度高
变桨电机3温度高
变桨电机1电流超过最大值
变桨电机2电流超过最大值
变桨电机3电流超过最大值
原因：温度过高多数由于线圈发热引起，有可能是电机内部短路或外载负荷太大所致，而过流也引起温度升高。
处理方法：先检查可能引起故障的外部原因：变桨齿轮箱卡瑟、变桨齿轮夹有异物；再检查因电气回路导致的原因，常见的是变桨电机的电器刹车没有打开，可检查电气刹车回路有无断线、接触器有无卡瑟等。排除了外部故障再检查电机内部是否绝缘老化或被破坏导致短路。
6.1.5变浆控制通讯故障
原因：轮毂控制器与主控器之间的通讯中断，在轮毂中控柜中控器无故障的前提下，主要故障范围是信号线，从机舱柜到滑环，由滑环进入轮毂这一回路出现干扰、断线、航空插头损坏、滑环接触不良、通讯模块损坏等。
处理方法：用万用表测量中控器进线端电压为230v左右，出线端电压为24v左右，说明中控器无故障，继续检查，将机舱柜侧轮毂通讯线拔出，红白线、绿白线，将红白线接地，轮毂侧万用表一支表笔接地，如有电阻说明导通，无断路，有断路启用备用线，若故障依然存在，继续检查滑环，我场风机绝大多数变桨通讯故障都由滑环引起。齿轮箱漏油严重时造成滑环内进油，油附着在滑环与插针之间形成油膜，起绝缘作用，导致变桨通讯信号时断时续，冬季油变粘着，变桨通讯故障更为常见。一般清洗滑环后故障可消除，但此方法治标不治本，从根源上解决的方法是解决齿轮箱漏油问题。滑环造成的变桨通讯还有可能有插针损坏、固定不稳等原因引起，若滑环没有问题，得将轮毂端接线脱开与滑环端进线进行校线，校线的目的是检查线路有无接错、短接、破皮、接地等现象。滑环座要随主轴一起旋转，里面的线容易与滑环座摩擦导致破皮接地，也能引起变桨故障。
6.1.6变桨错误
原因：变桨控制器内部发出的故障，变桨控制器OK信号中断，可能是变桨控制器故障，或者信号输出有问题。
处理方法：此故障一般与其他变桨故障一起发生，当中控器故障无法控制变桨时，PITCH CONTROLLER OK信号为0，可进入轮毂检查中控器是否损坏，一般中控器故障，会导致无法手动变桨，若可以手动变桨，则检查信号输出的线路是否有虚接、断线等，前面提到的滑环问题也能引起此故障。
6.1.7变桨失效
原因：当风轮转动时，机舱柜控制器要根据转速调整变桨位置使风轮按定值转动，若此传输错误或延迟300ms内不能给变桨控制器传达动作指令，则为了避免超速会报错停机。
处理方法：机舱柜控制器的信号无法传给变桨控制器主要由信号故障引起，影响这个信号的主要是信号线和滑环，检查信号端子有无电压，有电压则控制器将变桨信号发出，继续查机舱柜到滑环部分，若无故障继续检查滑环，再检查滑环到轮毂，分段检查逐步排查故障。
变浆电机1转速高
变浆电机2转速高
变浆电机3转速高
原因：检测到的变桨转速超过31°每秒，这样的转速一般不会出现，大多数由于旋转编码器故障引起。或者由轮毂传出的RPM OK信号线问题引起。
处理方法：可参照检查变桨编码器不同步的故障处理方法编码器问题，编码器无故障则转向检查信号传输问题。
6.2变桨机械部分常见故障原因及处理方法
变桨机械部分的故障主要集中在减速齿轮箱上，保养不到位加之质量问题，使减速齿轮箱有可能损坏，在有卡瑟转动不畅的情况下会导致变桨电机过流并且温度升高，因此有电机过流和温度高的情况频发时，要检查减速齿轮箱。
轮毂内有给叶片轴承和变桨齿轮面润滑的自动润滑站，当缺少润滑油脂或油管堵塞时，叶片轴承和齿面得不到润滑，长时间运行必然造成永久地损伤，变桨齿轮与B编码器的铝制凸轮没有润滑，长时间摩擦，铝制凸轮容易磨损，重则将凸轮打坏，造成编码器不同步致使风机故障停机，因此需要重视润滑这个环节，长时间的小毛病的积累，必然导致机械部件不可挽回的损坏。
6.3蓄电池部分常见故障及处理方法
变浆电池充电器故障
原因：轮毂充电器3A1不充电，有可能3A1已经损坏，有可能由于电网电压高导致无法充电。
处理方法：观察停机代码，一般轮毂充电器不工作引起3面蓄电池电压降低，将会一起报
叶片1蓄电池电压故障
叶片2蓄电池电压故障
叶片3蓄电池电压故障
检查3A1，测量有无230V交流输入，有230交流电压说明输入电源没问题，再测量有无230V 左右直流输出和24V直流输出，有输入无输出则可更换3A1，若由于电网电压短时间过高引起，则电压恢复后即可复位。
叶片1蓄电池电压故障（单独报错）
叶片2蓄电池电压故障（单独报错）
叶片3蓄电池电压故障（单独报错）
原因：若只是单面蓄电池电压故障，则不是由轮毂充电器不充电导致，可能由于蓄电池损坏、充电回路故障等引起。
处理方法：按下轮毂主控柜的充电实验按钮，3面轮流试充电，此时测量吸合的电流接触器的出线端有无230V直流电源，再顺着充电回路依次检查各电气元件的好坏，检查时留意有无接触不良等情况，确定充电回路无异常，则检查是否由于蓄电池故障导致不能充电。打开蓄电池柜，蓄电池由3组，每组6个蓄电池串联组成，单个蓄电池额定电压12V，先分别测量每组两端的电压，若有不正常的电压，则挨个测量每个蓄电池，直到确定故障的蓄电池位置，将损坏蓄电池更换，再充电数个小时（具体充电时间根据更换的数量和温度等外部因素决定），一般充电12小时即可。若不连续充电直接运行，则新蓄电池没有彻底激活，寿命大打折扣，很快也会再次损坏，还有可能导致其他蓄电池损坏。
7、变桨系统飞车的原因分析及预防
介于风力机的变桨系统的构成及工作原理，能导致叶片飞车的原因有以下3种：
1）蓄电池的原因：由变桨系统构成可以得出，在风机因突发故障停机时，是完全依靠轮毂中的蓄电池来进行收桨的。因此轮毂中的蓄电池储能不足或电池失电，导致出故障时，不能及时回桨，而会引发飞车。蓄电池故障主要有2个方面的影响：由于蓄电池前端的轮毂充电器损坏，导致蓄电池无法充电，直至亏损；由于蓄电自身的质量问题，如果1组中有1-2块蓄电池放亏，电池整体电压测量时属于正常范围中，但是电池单体电压测量后已非正常区间，这种蓄电池在出现故障后已不能提供正常电拖动力，来有效的促使桨叶回收，而最终引发飞车事故。
2）信号滑环的原因：该种风机绝大多数变桨通讯故障都由滑环接触不良引起。齿轮箱漏油严重时造成滑环内进油，油附着在滑环与插针之间形成油膜，起绝缘作用，导致变桨通讯信号时断
时续，致使主控柜控制单元无法接受和反馈处理超速信号，导致变桨系统无法停止，直至飞车；由于滑环的内部构造的原因，会出现滑环磁道与探针接触不良等现象，也会引发信号的中断和延时，其中不排除探针会受力变形。
3）超速模块的原因：超速模块主要作用就是监控主轴及齿轮箱低速轴和叶片的超速。该模块为同时监测轴系的三个转速测点，以三取二逻辑方式，对轴系超速状态进行判断。三取二超速保护动作有独立的信号输出，可直接驱动设备动作。具有两通道配合可完成轴旋转方向和旋转速度的测量。使用有一定齿距要求的齿盘产生两个有相位偏移的信号，A通道监测信号间的相位偏移得到旋转方向，B通道监测信号周期时间得到旋转速度。当该模块软件失效后或信号感知出现问题，会导致在超速时，风机主控不能判断故障及时停机，而引发导致飞车。
为了预防变桨系统飞车事故的发生，我们应该以预防为主，其预防方法如下：定期的检查蓄电池单体电池电压，定期的做蓄电池充放电实验，并将蓄电池检测时间控制在合理区间，运行过程中密切注意电网供电质量，尽量减少大电压对轮毂充电器及UPS的冲击，尽可能的避免不必要的元器件的损坏；彻底根除齿轮箱漏油的弊病，定期开展滑环的清洗工作，保证滑环的正常工作；有针对性的测试超速模块KL1904的功能，避免该模块软故障的形成。
参考文献：
[1]叶杭冶．风力发电机组的控制技术.北京：机械工业出版社，2002
[2]李强，姚兴佳，陈雷.兆瓦级风电机组变桨距机构分析.沈阳工业大学学报,2004(2):146-148.
[3]SSB变浆系统说明书及故障分析手册
1.SSB变桨系统地面出厂试验时，在调整95°限位开关及挡块位置时操作人员不慎将60947-5-1#95°限位开关直动头冲断。 2.G8-064315变桨控制柜，实验时变桨速度过快，执行速度远大于设定速度。初步判 断电机驱动器损坏，造成无法正常使用。 3. 473399－60#旋编编码器做变桨功能试验时，编码器存在角度无变化故障 4、466631－04#旋编编码器做变桨功能试验时，编码器存在角度跳变故障 5. 叶轮功能试验时，由于操作人不慎误将G8-070588变桨控制柜内的1F1防雷模块的火线与零线接反，导致1F1防雷模块烧坏。 6.变桨控制柜实验时系统报电机过温PTC故障，经更换柜内9A1模块后此故障消除。 7、变桨控制柜实验时系统报电机过温PTC故障，经更换柜内9A1模块后此故障消除。 8、G8-070093#变桨控制柜实验时柜内12A1模块指示灯不亮，经更换此故障消除。 9. 旋编编码器做变桨功能试验时，编码器角度始终保持在0°无变化，无法正常使用。 10、旋编编码器旋转时有卡阻现象，并且内部有异响。无法正常使用 11. 95°限位开关压下直动头不能正常复位，造成该95°限位开关无法正常使用。 12. 变桨系统中有2个限位开关触头有卡阻现象，活动不自如，无法正常使用。 13. 叶轮组在调试时发现，闭合电容开关时，9U1不动作，面板上显示9U1故障，无法正常使用 14. LED显示H.N,面板显示：变流器故障，散热片温度故障，无法正常使用。 15. 变桨柜G8-065677打开电容开关后面板显示电容电压9U1为故障状态，9U1不动作，无法正常使用。 16. SSB控制柜配套带来的旋转编码器形状不同, 一套三个旋编信号线接头位置不同,装后性能不受影响。
Lust变桨系统调试说明 1、操作说明： 为确保系统调试安全，必须预先进行以下措施： ①现场调试人员必须佩戴好安全帽； ②400V电源的三相线、零线和地线必须可靠连接，避免缺相或漏接； ③上电前确认主控箱和轴控箱的开关处于断开状态； ④所有连接电缆连接正确（电机后面的编码器电缆号是S1、S2和S3；冗 余编码器的电缆号是T1、T2和T3，若反接，会出现飞车故障）； ⑤上电前将电机的轴键拆除或利用扎带将其捆扎牢固； ⑥上电前确认电机与底座是否可靠固定； ⑦电池箱箱盖闭合（完成检查）； 2、系统紧急顺桨： ①Profibus通信故障（或者不正常）； ②Pitch Master故障； ③电机侧编码器故障； ④安全链信号输入无＋24V（硬输入点）； ⑤未提供＋24COM(硬输入点)； ⑥Emergency mode位为1； 3、手动模式 手动模式用于机械调零和现场安装调整用，转动速度为2.5度/秒。 手动模式前提条件： ①手动模式信号为1（硬输入点），并观察主控箱的9A1的第8通道的灯是 否点亮； ②Profibus通信正常，或者短接17K7的13、14引脚； ③Normal Operation Mode设置为0； ④Emergency Mode位为0； ⑤转动任一个桨叶时，另外两个桨叶为91度位置（或者通过关闭轴箱的电 源模拟）； ⑥轴箱电池开关处于断开状态； ⑦手动旋钮的通道选择的0、1、2和3分别对应空档、轴控箱1、轴控箱2 和轴控箱3；转动方向旋钮控制的是电机的正传和反转； 4、自动模式
自动模式必须满足以下条件： ①先闭合主控箱的400V电源； ②Profibus通信正常； ③将Fault Reset置位1，然后置0； ④闭合轴箱的电池开关和电源开关前确保通信的Emerge Mode（读）为0 和Normal Operation Mode（写）为0；硬接点的Safety Signal（为高电平）、+24V和0V有正常连接，Manual Operation为0。否则会出现飞车现象； ⑤轴控箱上电顺序：先闭合电池开关（5Q1），然后闭合电源开关（6S1）。 正常状态下电机会由于内部的电路的控制不会出现转动； ⑥自动控制是通过通信软件控制，先设置好控制桨叶的目标角度、转速（建 议为3度/秒以下）和加速度（建议0.5～2度/秒2），然后将Normal Operation Mode置1，启动自动模式；若要中途停止，只能通过以下任一方式：将Normal Operation Mode置0、将对应的91度限位开关触发和关闭轴控箱电源（6S1）； 5、限位开关 91度限位开关用于控制Pitch Master（主控变频器）的输出控制，当触发了该限位开关后，7K6复位，然后电机会停止，相对而言动作比较缓慢； 96度限位开关用于控制电机和Ptich Master的ENPO信号，当触发了该限位开关后，6K2和6K3复位，然后电机立即停止，相对而言动作比较迅速。 6、Bypass Bypass信号是用于旁通2个限位开关触发了以后继续启动电机转动，有硬信号和软信号之分。 Bypass软信号是对应91度限位开关。当91度触发了以后，利用通信将对应桨叶的Bypass信号置1，然后电机才可以往96度方向转动；而需要往0度方向转动不需要将对应桨叶的Bypass信号置1（实际上该Bypass信号用途不大）； Bypass硬信号是对应96度限位开关，当96度触发了以后，利用硬结点的Bypass信号置1，然后电机只可以往0度方向转动； 7、温度预处理说明 根据通信中的所有温度值，需要在控制当中进行预处理，其温度的预处理值建议如下（根据Lust技术人员的建议）： ①Pitch Master停机温度值为80度；
变桨系统带载测试平台试验大纲 1 前言 本部分规定了各种型号的电动变桨驱动系统工作性能的测试要求和测试方法。适用于各种电动 变桨驱动系统出厂性能验收和新产品性能测试。 2 测试内容 电机负载测试内容主要分成三个部分： 1）变桨系统带载功能性测试 2）变桨系统带载故障模拟测试 3）变桨系统带载连续运行测试 测试的主要部件为：变桨电机、刹车系统、伺服驱动器、蓄电池、编码器。 3 测试依据 2MW 风机根据《变桨驱动系统采购规范》SB-030.02.05-A 3.6MW 风机根据《变桨驱动系统采购规范》V-69.2-BV.MR.00.00-A-D GB/T 1311-2008《直流电机试验方法》 GB/T 1029-2005《三相同步电机试验方法》 4 变桨系统带载功能测试 4.1 变桨电机额定负载测试 需测试电机在额定负载下的变桨位置、电机转速、转矩响应特性。位置给定范围为（0°～30°）， 测试变桨速度为2°/S。 测试需要得到如下响应曲线图：电机运动位置给定曲线、电机位置响应曲线、电机速度响应曲 线、电机转矩响应曲线、电机电流变化曲线、电机温升曲线。 Y520000064-2 变桨系统带载测试平台试验大纲共3 页第 2 页 FDJL-JS-027 4.2 变桨电机变化负载测试 需测试电机在变化负载下的变桨位置、电机转速、转矩响应特性。位置给定范围为（0°～30°）， 变化负载范围为额定负载的±50%，测试变桨速度为2°/S。 测试需要得到如下响应曲线图：电机运动位置给定曲线、电机位置响应曲线、电机速度响应曲 线、电机转矩响应曲线、电机电流变化曲线、电机温升曲线。 4.3 变桨电机最大负载测试 需测试电机在最大负载下（3s 内）的变桨位置、电机转速、转矩响应特性。位置给定范围为（0°～ 30°），测试变桨速度为2°/S。 测试需要得到如下响应曲线图：电机运动位置给定曲线、电机位置响应曲线、电机速度响应曲
PROJECT GUP CCV风场变桨调试TO GUP Customer ENGINEER MOOG Service Remark GUP CCV风场变桨调试 1、变桨柜内无电检查 1.1 查验系统元器件包括电缆有无缺陷。 a、检查柜体在运输过程中是否存在由于震动造成的一些元器件损伤，主要是看元器件有无硬件损伤。 b、检查所要连接的重载电缆有无绝缘破损情况，Harting有无损坏。 c、查看柜内有无铁屑、铜丝等金属危险品 确保上电后设备及人身的安全。 1.2 校线检查 1.2.1 24V控制滑环线缆检查 使用万用表对从滑环进轮毂的线缆进行校线检查，确保接线没有错误。 注意：防雷模块的区别 6R1：接Profibus通讯线为5V防雷模块 16R1、17R1为24V防雷模块 注：此项接线必须校线检查，不然24V如果接线短路，就会造成防雷模块的损坏。 1.2.2 400V线缆检查 使用万用表对从机舱进轮毂的线缆进行校线检查。 注：400V的线缆校线检查必须提高警惕，严禁出现零线与火线或者地线与火线接反的情况！！！ 目前在已经调试的风场中 1）尚义风场发现400V的防雷模块损坏较多，查出原因为机舱出火线与地/零线接反导致防雷模块的损坏2）在武川风场出现有，机舱零线未接紧，上电之后，系统缺零导致烧坏AC400充电器以及24V开关电源。 1.2.3 测量Canbus终端电阻60±5? 可测量BVL E线harting上，白棕两线间阻值 1.2.4 激活profibus终端电阻 DP插头上拨动开关处于ON状态 1）未接主控通讯线时，可测得6R1：1-2间阻值为220±10? 2）若连接主控通讯线之后阻值在110±5? 注：此阻值测量是在主控与变桨均未上电情况下测量的 1.2.5 线路测量 连接外部电源线之后（外部给变桨供电400V电源开关必须保持断开），闭合变桨柜体内所有开关（电池柜5Q1,axis1,axis2,axis3开关保持断开），做上电之前的线路测量 1）检测L1、L2、L3、N、PE线间的短路测量。 2）24+与L1、L2、L3、N、PE线间的短路测量。 3）24-与L1、L2、L3、N、PE线间的短路测量。 4）测量柜内各个端子排N线与N线以及PE线间的导通性。 注意：各个电压等级之间不能有回路电压串入 5）检测PITCHmaster进线进出线的对地的短路测量 确保上电之前线路无短路情况，保护设备及人身安全 1.2.6 电池电压测量 查看连接电池的短接线，保证电池短接线完全连接好，不能有虚接现象。 依次测量每个电池柜的电压，查看电池柜电压是否平衡，一般在230V左右，若出现电池柜电压偏低情况，上电后优先闭合这个电池柜开关，优先充电。
版本：V1.0 REE-OAT变桨系统现场调试手册 发布日期：2009年9月9日
REE-OAT变桨系统现场调试手册 本文件用于指导1.5MW（低温型）风机用变桨系统的现场调试，变桨系统的调试要严格按照调试步骤进行，做好调试记录。 一、调试工具 ●调试软件Windbench； ●笔记本电脑一台； ●万用表一个； ●工具箱一个：配有一字型、十字型螺丝刀、一套内六角扳手和尖嘴钳等 工具； ●REE-OAT变桨系统原理图一份； 二、上电前的常规检查 ●确认变桨系统各部件间的电缆连接正确，且各航空插头连接牢靠； ●检查各控制箱内及箱外的元器件是否完好无损； ●确认各控制箱和电池箱的电源开关均处于断开状态，箱内的电路保护开 关均处于断开状态； ●电池电压在满电状态应为246V，如低于241V，电池已处于充电状态， 此时充电激活以及充电电流项的指示灯应为绿色，电池电流值为负值。
充电器激活 注意：系统上电前一定要确保三相400V电压正常和相序正确，N线和PE接地线连接正确且固定牢靠，电源不能缺项，否则容易造成模块烧毁。 三、单独调试步骤 1.首先一定要先合上三个电池箱的开关1Q2，2Q2，3Q2； 2.PC调试步骤（按照以下示意图分步完成）： ●检查Q1（400V AC）进线端电压是否正常，出线端是否对地短路，正常 则合上Q1； ●检查S1（230V AC）进线端电压是否正常，出线端是否对地短路，正常 则合上S1，检查照明灯是否正常； ●检查Q11，Q21，Q31（400V AC）进线端是否正常，出线端是否对地短 路，正常则合上Q11，Q21，Q31； ●检查F11，F21，F31（230V AC）进线端是否正常，出线端是否对地短路， 正常则合上F11，F21，F31；
风力发电机组调试 一．概述 风力发电机组调试的任务是将机组的各系统有机的结合在一起，协调一致。保证机组安全、长期、稳定、高效率地运行。调试分为厂内调试和现场调试两部分。 调试必须遵守各系统的安全要求，特别是关于高压电气的安全要求及整机的安全要求，必须遵守风机运行手册中关于安全的所有要求，否则会有人身安全危险及风机的安全危险。调试者必须对风机各系统的功能有相当的了解，知道在危险的情况下必须采取的安全措施。总之调试必须由通过培训合格的人员进行，尤其是现场调试，因为各个系统已经完全连接，叶片在风力作用下旋转运动，必须仔细完全按照调试规程的要求逐步进行。 二．厂内调试 厂内调试是尽可能的模拟现场的情况，将系统内的所有问题在厂内调试中发现、处理，并将各系统的工作状态按照设计要求协调一致。由于厂内条件的限制，厂内调试分为两个部分：轮毂系统调试和机舱部分调试。 2.1轮毂调试 轮毂是指整个轮毂加上变桨系统、变桨轴承、中心润滑系统组成一个独立的系统。在调试时用模拟器模拟机组主控系统。调试的目的是检查轴承、中心润滑系统、变桨齿轮箱、变桨电机、变桨控制系统、各传感器的功能是否正常。
2.1.1调试准备 调试前必须确认系统已经按照要求装配完整，系统在地面固定牢固，系统干燥清洁，变桨齿轮箱与轴承的配合符合要求。 连接调试试验柜与轮毂系统，进行通电前的电气检查，确认系统接地及各部分的绝缘达到要求，检查进线端子处的电压值、相序正确，只有符合要求后才能向系统送电。 送电采用逐级送电，按照电路图逐个合闸各个手动开关，并检查系统的状态正常。 2.1.2轮毂调试 用计算机连接轮毂控制系统，按照调试文件进行必要的参数修改。 按照调试规程逐项进行调试作业，并作完整的记录。 主要工作有： 用手动及程序控制逐个活动三个变桨轴承，检查各部分是否活动灵活，有无卡涩，齿轮箱、发电机、轴承是否润滑良好，有无漏油现象。 检查变桨控制系统的状态是否正常，充电回路、过电流保护、转速测定等是否正常，并测试蓄电池充电回路的功能。 逐个活动三个变桨轴，检查各轴的角度传感器，92度及95度限位开关，各电机的电流，温度传感器等的工作是否正常，并进行角度校准。 用主控系统模拟器模拟各状态信号、指令信号等，检查变桨控
REE-OAT变桨系统现场调试手册 版本:V1.0 REE-OAT变桨系统现场调试手册 发布日期:2009年9月9日 版本:1.0 MY1.5Se 日期:2009-9 REE-OAT变桨系统现场调试手册 资料提供部门: 级别: 客户中心工程调试部 编写校核审批状态 REE-OAT变桨系统现场调试手册 本文件用于指导1.5MW(低温型)风机用变桨系统的现场调试，变桨系统的调试要严格按照调试步骤进行，做好调试记录。 一、调试工具 , 调试软件Windbench; , 笔记本电脑一台; , 万用表一个; , 工具箱一个:配有一字型、十字型螺丝刀、一套内六角扳手和尖嘴钳等 工具; , REE-OAT变桨系统原理图一份; 二、上电前的常规检查 , 确认变桨系统各部件间的电缆连接正确，且各航空插头连接牢靠;
, 检查各控制箱内及箱外的元器件是否完好无损; , 确认各控制箱和电池箱的电源开关均处于断开状态，箱内的电路保护开 关均处于断开状态; , 电池电压在满电状态应为246V，如低于241V，电池已处于充电状态， 此时充电激活以及充电电流项的指示灯应为绿色，电池电流值为负值。 - 1 - 广东明阳风电技术有限公司 广东省中山市火炬开发区建业路 528437 版本:1.0 MY1.5Se 日期:2009-9 REE-OAT变桨系统现场调试手册 资料提供部门: 级别: 客户中心工程调试部 编写校核审批状态 充电器激活 注意:系统上电前一定要确保三相400V电压正常和相序正确，N线和PE接地线连接正确且固定牢靠，电源不能缺项，否则容易造成模块烧毁。 三、单独调试步骤 1. 首先一定要先合上三个电池箱的开关1Q2，2Q2，3Q2;
变桨系统试验方案设计 编制： 校对： 审核：
目录 一、变桨系统内部试验 (1) 1.1正常变桨试验 (1) 1.2紧急停机试验 (2) 1.3变桨速度和方向的试验 (3) 1.3.1信号点检测 (3) 1.3.2故障信号灯 (4) 二、变桨系统与主控联调 (4) 2.1启动状态 (4) 2.2自我测试 (5) 2.3正常操作状态 (6) 2.4正常停机状态 (7) 2.5紧急停机状态 (8) 三、变桨系统通信协议 (8) 3.1通信数据格式 (8) 3.2功能列表 (9) 3.2.1读取当前数据（01h） (9) 3.2.2发送操作数据（02h） (10) 3.2.3读取参数（30h） (11) 3.2.4发送参数（31h、32h） (11) 3.2.5读取故障（50h） (12) 3.2.6发送设定位置值（96h） (12)
变桨系统试验方案设计 变速恒频风力发电机组风轮转速随着风速的变化而变化，可以更有效地利用风能，并且通过变速恒频技术可得到恒定频率的电能。风力机组因为在额定风速以上工况，风力机有可能受到很大的静态或动态冲击。变桨距机构的主要功能就是在额定风速附近(以上)，依据风速的变化随时调节桨叶的节距角，控制吸收的机械能，一方面保证获取最大的能量同时减少风力对风力机的冲击。在并网过程中,变桨距控制还可实现快速无冲击并网，最终提高了整个风力发电系统的发电效率和电能质量。 本系统采用SSB公司生产的电动式变桨系统，此系统的调试主要分成两个部分进行，第一部分主要测试变桨系统本身运行的正确性，第二部分通过主控与变桨系统进行系统联调。 一、变桨系统内部试验 针对变桨系统的调试采用的是调试软件和硬件调试相结合的方式，从而保证变桨系统本身运行正常。 1.1正常变桨试验 正常变桨的试验是通过调试软件调节变桨速度和节距角来观察电机的运转情况。下面分别介绍调试软件以及调试步骤。 调试界面主要分成七个部分，下面对其每个部分作简要介绍： 1）、界面第一行左侧的模块中，A1…B3显示的是实际的变桨节距角，A-B 的功能是使能A或B的编码器。右侧是Cal是校对变桨角度，其左右两侧有快捷键高速和低速分别变桨至零度和90度； 2）、界面第一行右侧是显示Profibus是否正常的状态信号； 3）、界面第二行左侧显示的是数字输入E2、E3、E4，每个9个IO，从低位到高位分别对应的信号是：地、变换器准备就绪、电机保护、温控、蓄电箱充电完成、限位开关信号（91和95）、充电模块过压信号；
1.5MW风力发电机组 变桨系统原理及维护 国电联合动力技术有限公司 培训中心 （内部资料严禁外泄）
UP77/82 风电机组变桨控制及维护 目录 1、变桨系统控制原理 2、变桨系统简介 3、变桨系统故障及处理 4、LUST与SSB变桨系统的异同 5、变桨系统维护 定桨失速风机与变桨变速风机之比较 定桨失速型风电机组 发电量随着风速的提高而增长，在额定风速下达到满发，但风速若再增加，机组出力反而下降很快，叶片呈现失速特性。 优点：机械结构简单，易于制造； 控制原理简单，运行可靠性高。 缺点：额定风速高，风轮转换效率低； 电能质量差，对电网影响大； 叶片复杂，重量大，不适合制造大风机
变桨变速型风电机组 风机的每个叶片可跟随风速变化独立同步的变化桨距角，控制机组在任何转速下始终工作在最佳状态，额定风速得以有效降低，提高了低风速下机组的发电能力；当风速继续提高时，功率曲线能够维持恒定，有效地提高了风轮的转换效率。 优点：发电效率高，超出定桨机组10%以上； 电能质量提高，电网兼容性好； 高风速时停机并顺桨，降低载荷，保护机组安全； 叶片相对简单，重量轻，利于制造大型兆瓦级风机 缺点：变桨机械、电气和控制系统复杂，运行维护难度大。 变桨距双馈变速恒频风力发电机组成为当前国内兆瓦级风力发电机组的主流。
变桨系统组成部分简介 变桨控制系统简介 ?主控制柜 ?轴柜 ?蓄电池柜 ?驱动电机 ?减速齿轮箱 ?变桨轴承 ?限位开关 ?编码器 ?变桨主控柜
?变桨轴柜?蓄电池柜
?电机编码器 GM 400绝对值编码器共10根线，引入变桨控制柜，需按线号及颜色接入变桨控制柜端子排上。 ?限位开关
天津 津瑞能电气 气有限公司 司
REne Electric Tianjin Lt ergy td.
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REE MW 变桨 制系 E1.5M 桨控 系统 户手 用户手册
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制作日期:?200 09.7.27 制作版本:?XXX X‐XXX‐XX 制作人:?XXX 变桨 桨项目部
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天津 津瑞能电气 气有限公司 司
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目录?
1 2 3 变桨 桨控制系统( (PCS)特点 ....................... . ........................................ ...................................................?5 变桨 桨控制系统( (PCS)系统描述 ............... . ........................................ ...................................................?6 变桨 桨控制系统( (PCS)部件及部件功能 ... . ........................................ ...................................................?7 3.1 3.2 中控箱?..... ........................................ ........................................ ...................................................?7 轴箱?......... ........................................ ........................................ ...................................................?8 变桨管 管理系统 PM MM?.............. ........................................ ...................................................?9?
3.2.1?
3.2.1.1 PM 3 MM?接口介绍 绍:?................. ........................................ .................................................?10 3.2.1.2 元件 3 件展示?............................ ........................................ .................................................?13 3.2.1.3 总线 A DIP 拨码 3 线 码开关?........ ........................................ .................................................?14 3.2.1.4 3 模态开关?........................ 模 ........................................ .................................................?15?
3.2.1.5 设备 3 备维护功能?.................... ........................................ .................................................?15 3.2.2 变桨控 控制器 PMC C?................... ........................................ .................................................?16?
3.2.2.1 PM 接口介绍:?.................. 3 MC ........................................ .................................................?17 3.2.2.2 元件 3 件展示?............................ ........................................ .................................................?19 3.2.2.3 总线 B DIP 开关 3 线 关................. ........................................ .................................................?19 3.2.3 3.3 3.4 应急后 后备电源 PB BS?................. ........................................ .................................................?21?
电机?......... ........................................ ........................................ .................................................?23 附件?......... ........................................ ........................................ .................................................?24 限位开 开关?................................ ........................................ .................................................?24 编码器 器+连轴器+小 小齿轮?........ ........................................ .................................................?25 挂环;?垫片和固定 定螺母?.......... ........................................ .................................................?26 线缆?. ........................................ ........................................ .................................................?26?
3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4?
3.4.4.1 风扇 3 扇动力线缆?.................... ........................................ .................................................?26 3.4.4.2 限位 3 位开关线缆?.................... ........................................ .................................................?27 3.4.4.3 电机 3 机编码器动力 力线缆?........ ........................................ .................................................?27 3.4.4.4 叶片 3 片编码器线缆 缆?................ ........................................ .................................................?28 3.4.4.5 电机 3 机动力线缆?.................... ........................................ .................................................?28 3.4.5 连接器 器?.................................... ........................................ .................................................?29?
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