FJ-2014-1-25金风1.5MW机组风向标、风速仪控制原理

前言目录第一章金风1500KW系列风力发电机组冷却系统简介 (5)一散热系统概述 (5)1.1 散热形式简介 (5)二金风1.5MW系列风机冷却系统类别 (5)2.1 风冷系统 (5)2.1.1 MW风机Freqcon变流器热源 (5)2.1.2 MW风机Freqcon变流器主要器件散热设计目标 (7)2.1.3 MW风机Freqcon变流器风冷散热系统 (8)2.1.4 风冷系统主要器件清单 (9)2.2 水冷系统 (10)2.2.1 MW风机水冷变流器介绍 (10)2.2.2 MW风机水冷散热系统 (11)2.2.3 水冷系统主要元器件清单 (12)第二章金风1500KW系列风力发电机组变桨系统介绍 (13)---- Vensys变桨系统 (13)一变桨电气系统功能 (13)二变桨系统在轮毂内的拓扑结构 (13)三变桨电气系统组成 (15)3.1 变桨柜内部组成 (15)3.2 控制柜外部驱动及检测部分 (22)四变桨系统软件变量定义 (24)4.1 主PLC与BC3150之间交互的信息 (24)4.2 铂电阻测量模块KL3204 (25)4.3 模拟量输入模块KL3404 (26)4.4 模拟量输出模块KL4001 (26)-----LUST变桨系统 (27)一系统简介 (27)1.1 原理结构 (27)1.2 工作模式 (27)1.3 工作模式切换 (27)1.4 柜内元器件布局 (28)二系统结构组成 (28)2.1 电源 (28)2.2 总线与安全链 (28)2.3 主要部件介绍 (29)----SSB变桨系统 (32)一系统简介 (32)1.1 原理结构 (32)二 SSB变桨系统工作模式 (32)2.1 “自动”操作模式 (32)2.2 “紧急 (EFC)”操作模式 (33)2.3 “手动”操作模式 (33)三变桨系统硬件组成 (34)3.1 变桨系统组成 (34)3.2 SSB变桨系统的工作模式 (37)3.3 SSB变桨系统的安全链 (37)第三章金风1500KW系列风力发电机组变流系统介绍 (39)---- SWITCH变流系统 (39)一概述 (39)1.1 能量转换功能 (39)1.2 低电压穿越功能 (39)二变流器的主要技术参数 (39)2.1 网侧功率模块（1U1） (39)2.2 电机侧功率模块（2U1、3U1） (40)2.3 直流制动功率模块（4U1） (40)2.4 网侧断路器（1Q1） (40)2.5 网侧断路器（2Q1、2Q2） (40)三变流器主拓扑结构及原理介绍 (40)3.1 网侧控制原理 (41)3.2 电机侧控制原理 (41)四变流器起停控制 (42)4.1 变流器启动控制 (42)4.2 变流器停止控制 (42)4.3 变流器故障控制 (43)五变流器通讯控制 (43)5.1 变流器内部通讯 (43)5.2 硬件信号 (43)5.3 变流和主控之间通讯数据 (43)六变流器功率因数及功率裕度计算 (44)6.1 输出功率理论计算 (45)6.2 输出功率实际计算 (46)---- FREQCON变流系统 (48)一主回路功能与设计 (48)1.1 主回路拓扑 (48)1.2 主回路拓扑功能 (49)1.3 主回路参数设计 (49)二主回路控制器设计 (53)2.1 Boost电流控制 (53)2.2 网侧逆变器控制 (54)三逻辑功能与故障保护 (58)3.1 变流器启动 (58)3.2 变流器停机 (59)3.3 系统采样 (59)3.4 变流器故障保护 (59)3.5 功率模块硬件保护 (59)第四章金风1500KW系列风力发电机组主控系统介绍 (60)一概述 (60)二主控制柜 (63)三机舱控制柜 (64)四主控系统使用PLC模块 (65)4.1 主站接口模块 (65)4.2 CPU模块 (65)4.3 CPU电源模块 (66)4.4 总线供电模块 (67)4.5 总线耦合器模块 (67)4.6 通道数字量输入模块 (67)4.7 通道数字量输出模块 (68)4.8 通道模拟量输入模块 (68)4.9 通道模拟量输入模块 (69)4.10 三相电力测量模块 (69)五传感器 (70)5.1 温度测量传感器（PT100） (70)5.2 接近开关 (70)5.3 振动加速度传感器 (70)5.4 风向标和风速仪 (70)5.5 机舱位置传感器 (71)第五章金风1500KW系列风力发电机组防雷接地系统简介 (71)一雷电的产生及危害 (71)二防雷接地系统设计说明 (73)2.1 防雷系统设计的基本方法 (73)2.2 雷电接受和传导途径 (74)2.3 叶片部分防雷接地 (74)2.4 机舱部分防雷接地 (74)2.5 机组基础防雷接地 (74)2.6 过压保护和等电位连接 (75)2.7 电控系统防雷 (75)第六章金风1500KW系列风力发电机组现场总线简介 (76)一现场总线定义 (76)二 PROFIBUS–DP介绍 (78)2.1 PROFIBUS–DP的特点 (78)2.2 PROFIBUS-DP的构成 (78)三金风1500KW机组总线组成 (79)3.1 1500KW机组的profibus拓扑结构如下 (79)3.2 金风1500KW机组profibus特性 (79)3.3 金风1500KW机组profibus通讯测量 (79)第一章金风1500KW系列风力发电机组冷却系统简介一散热系统概述众所周知，集成电路技术的快速发展，导致各种电子器件和产品的体积越来越小，集成器件周围的热流密度越来越大，如金风科技MW机风机中变流器IGBT上热流密度最高可达︒水平30w/cm2。

一、双馈机组技术介绍，二、控制系统介绍，三、通讯及安全链系统，四、重要设备软硬件，五、控制模式介绍一、双馈机组技术介绍1、双馈机组运行原理2、发电原理介绍变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子绕组电压频率关系的数学表达式：f1=（p/120）×nr±f2式中：f1为定子电压频率；p为电机的极数；nr为双馈发电机的转速；f2为转子励磁电压频率。

由上式可知，当转速nr发生变化时，若调节f2变化，可使f1保持恒定不变，实现双馈发电机的变速恒频控制亚同步运行n r＜n1时，（即0＜S＜1）f2取正号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为：P电磁=P机械+P转差P上网=P电磁（定子馈电，转子由变频器提供励磁）超同步运行n r＞n1时，（即S＞1）f2取负号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为：P机械=P转差+P电磁P上网=P转差+P电磁（定子馈电+转子馈电）注：n1为发电机的同步转速。

3、控制策略介绍叶尖速比：叶轮的叶尖线速度与风速之比。

叶尖速比在5-15时，具有较高的风能利用系数Cp。

通常可取6-8 。

二、控制系统介绍1、控制系统结构塔底柜：塔筒柜/变流器机柜机舱柜：变桨控制柜/机舱控制柜2、控制系统硬件组成PLC 主站塔底从站机舱从站（20）：数字量机舱从站（22）：模拟量3、重要卡件介绍PROFIBUS 现场总线主站接口：CX1500-M310CPU：CX1020电源模块：CX1100-0002Profibus总线耦合器：BK3150端子供电模块：KL9210数字输入输出模块：KL1104、KL2134模拟输入模块：KL3204电网检测模块：KL3403：输入：三相电压、电流；计算：电压电流有效值，有功功率、视在功率、电流峰值、频率 安全链模块：KL1904、KL2904、KL6904差分模拟量输入模块：KL3404SSI编码器接口端子：KL5001三、通讯及安全链系统1、Profibus通讯结构Profibus总线终端器Profibus接线顺序：变流器——》Profibus主站CX1500-M310——》塔底柜BK3150（11号站）——》塔底柜光电转换器——》机舱柜光电转换器——》机舱柜BK3150（20号站）——》机舱柜BK3150（22号站）——》变桨系统2、安全链系统安全链是风机的最后一道保护，为一组串联的常闭接线电路，安全链动作会触发紧急停机，系统由3片KL1904，一片KL6904和一片KL2904组成。

金风科技70/1500KW风力发电机组调试作业指导书1．使用范围此调试作业指导书仅适用于由Freqcon主控系统、Freqcon变流系统及Freqcon变桨系统组成的JF1500KW风力发电机组。

调试准备工具：笔记本电脑、Freqcon原理图、万用表、示波仪、相序表等电工常用工具。

2．调试步骤1． 2.1 机组上电检查及上电上电前要依照图纸依次分别检查600伏、400伏、230伏、24伏回路及回路中经过的元器件无短路、虚接、和元器件损坏现象。

注：24伏回路元器件的接线一定要保证是准确无误的，这样可以减少调试测试中出现不必要的故障查找。

400伏回路及600伏回路要保证压接螺母力矩压接。

2． 2.2 接近开关的安装要符合其检测距离，并保证其固定安全稳固。

3． 2.3 震动开关、限位开关、扭缆开关的接线要保证接在长闭触点上。

4． 2.4 塔架照明的接线一定要注意无虚接、短路现象。

5．轴流风扇的接线要注意转向及相序，在不能确定转向。

6．前先统一按同一种相序接所有风扇，上电后如果转向相反可以直接颠倒给风扇供电回路任两相。

7．保证风向标、风速仪的固定是牢靠的。

8．观察液压站油位，如油位低应立即加油。

9．定义线序棕+、蓝-、黑信号。

10．上电前要打开所有的空开及保险，确认无误后分步合空开分步上电。

注：调试变流系统前一定要首先按照原理图、接线图检查斩波升压、逆变模块的接线，确定变流板4.1液压系统调试4.1.1偏航部分：通过余压表测量机舱静止时（160bar）和偏航时的压力（20bar）;系统压力调节点40，偏航余压调节22.1.4.1.2叶轮部分：按机舱控制手柄，测试叶轮刹车压力值（160bar）;松开机舱控制手柄，测试叶轮刹车出压力值（0bar）4.2自动加脂调试：按照图纸检查自动加脂系统接线，通过程序设置强制自动加脂进行测试。

4.3偏航凸轮计数器测试：检查TOPBOX 1-3与凸轮计数器的接线，然后测试8*42.3两点间的直流电压，调节至基准电压。

金风1.5mw机组断路器工作原理1. 概述金风1.5mw机组是一种常见的风力发电机组，其断路器是其关键部件之一。

断路器的作用是在电路发生短路或过载时切断电流，防止电路和设备损坏，保障电力系统的安全运行。

本文将介绍金风1.5mw机组断路器的工作原理。

2. 金风1.5mw机组断路器的类型金风1.5mw机组断路器通常采用空气断路器，其工作原理是利用气体在电弧发生时产生的气体流动使电弧受到冷却并熄灭。

这种断路器具有灵敏、快速、可靠的特点，广泛应用于电力系统中。

3. 金风1.5mw机组断路器的工作原理金风1.5mw机组断路器在正常情况下处于闭合状态，允许电流通过。

当电路发生短路或过载时，电流突然增大，断路器的保护装置将感应到这种异常情况，并迅速打开断路器，切断电流。

此时，断路器内部的电弧被气体流冷却并熄灭，保护电路和设备不受损坏。

4. 金风1.5mw机组断路器的主要组成部分金风1.5mw机组断路器由断路器本体、操作机构、气体压力释放装置、电流互感器、保护装置等几个部分组成。

断路器本体是最重要的部分，其内部包含断路器触头、固定触头、弹簧机构、气体室等关键部件，它们共同保证了断路器的快速切断和可靠操作。

5. 金风1.5mw机组断路器的工作环境金风1.5mw机组断路器通常安装在开放式或封闭式的开关设备柜中，根据实际情况可采用室外或室内安装。

断路器要求在干燥通风的环境中工作，以确保其正常运行和长期稳定性。

6. 结语金风1.5mw机组断路器是现代电力系统中不可或缺的重要部件，其高效可靠的工作原理保障了电力系统的安全运行。

通过了解金风1.5mw 机组断路器的工作原理，可以更好地理解其在电力系统中的运行原理和重要性。

金风1.5mw机组断路器是风力发电系统中不可或缺的重要部件，它的工作原理和性能直接影响着风力发电系统的安全运行和稳定性。

在本文中，我们将更深入地探讨金风1.5mw机组断路器的工作原理，并对其主要组成部分进行进一步的介绍。

风向标、风速仪系统分析一、介绍风向标、风速仪对机组的作用JF77/1500风力发电机组采用的是主动对风形式，在机舱后部安装两个互相独立的传感器—风速仪和风向标。

风速仪：检测风速。

风向标：机组通过风向标检测到机舱与主风向之间的偏差角度，给PLC—个2-10V电压信号，在由PLC发出指令控制偏航系统进行主动对风。

二、风向标、风速仪故障说明1风速仪错误:风速偏低,但叶轮转速较高;软件长时间检测的风速小于零。

机组报风速仪错误满足以下3个条件：1）PLC程序连续3分钟检测到风速小于1M/S，同时发电机转速大于8。

5转。

2）PLC程序连续40秒检测到风速小于TM/S。

3）发电机转速大于7转/分钟或者10秒平均风速大于5M/S，持续时间达到1分钟。

同时满足0。

5秒检测的风速的绝对值小于0。

05M/S，持续时间达到3分钟。

此时只要满足上述条件1，2，3中的任意一条机组就会报风速仪故障。

2风向标错误:风向标检测的风向为负值;但风向却基本保持不变,持续时间超过90秒。

机组报风向标错误因满足以下4个条件：1）风向角度持续12秒小于-5度。

2）10秒平均风速大于3M/S或者发电机转速大于4。

5转/分。

或者3）PLC每0。

5秒检测的风向角度的绝对值小于0。

15度。

4）上述条件2和3持续时间达到90秒。

此时只要机组满足条件1或者是4机组就会报风向标错误故障。

3大风向改变错误：风机在启动及运行过程中,在一定时间内30s平均风速大于5.5m/s，但偏航误差却大于70°，持续时间超过30s报大风向改变错误。

机组报大风向改变错误因满足以下2个条件：1）风机在启动及运行过程中,在一定时间内30s平均风速大于5.5m/s。

2）机舱与主风向的偏差大于70°。

4Errorwindmeasurementglobal当机组出现风向标、风速仪及大风向改变错误中任何一条时，就会导致机组报测风系统故障进而使PLC程序执行停机动作。

金风 1.5 兆瓦风冷风力发电机组塔底轴流风机运行质量控制措施的研究【摘要】随着金风1.5兆瓦机组运行时间的增长，风力发电机组塔底轴流风机也随之出现批量性的损坏，造成风力发电机故障停机，增加电量损失和轴流风机更换人工成本。

本文从解决轴流风机批量性损坏，提高机组发电量，降低轴流风机故障率问题出发，分析其成因并找到解决办法，为风力发电机提高发电量和降低轴流风机故障率提供保障。

【关键词】风力发电；轴流风机；轴承磨损；原因分析；解决办法一、引言随着金风1.5兆瓦风力发电机组轴流风机运行时间增长，在运行期间轴流风机批量性的出现异响、振动，风扇扫膛卡死损坏，绝缘损坏等问题，无法满足机组发电机组的散热要求，同时轴流风机损坏更换大大增加了机组电量损失，并增加人员工作量。

如果不进行轴流风机大批量损坏的原因分析并加以处理，后续轴流风机还会出现大批量故障损坏现象，因此如何解决轴流风机出现故障的技术性问题和提高机组发电量便显得越来越重要。

本文便是从根本上解决轴流风机出现的批量性故障损坏，降低机组故障率，提高机组发电量做保障。

二、轴流风机的工作原理金风1.5兆瓦风冷机组采用强制风冷的方式进行冷却，主要通过两个IGBT 冷却风扇、两个电容冷却风扇，将塔底各柜体内热量经柜体后风道送入塔底，再通过轴流风机，将热空气送出塔筒（塔筒内外冷热空气交换），保证各柜体温度在限定范围内，如图2-1。

轴流风机通过ABB的ACS510来驱动，根据风力发电机组运行的功率段的不同来实施对轴流风扇转数的控制调节风量。

图2-1三、引起轴流风机大批量损坏的原因分析金风1.5兆瓦风冷风力发电机组轴流风机在机组整体散热中起到关键作用，机组变流系统所有热量都是通过轴流风机排到塔筒外部，轴流风机的运行质量直接影响变流系统的散热，进而影响机组的风电能力。

轴流风机的运行质量主要有以下几方面原因影响：3.1轴流风机运行环境影响金风1.5兆瓦风冷机组轴流风机安装在空间较小塔筒底部，用于机组散热，经常运行在高温环境，尤其西北地区风电场，夏季塔底温度可达到50℃左右，同时电机旋转也会产生热量，热量聚集无法及时散热，电机长时间运行也会加速电机绝缘老化，最终导致电机损坏。