控制系统构造及原理讲义.docx

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1、山东职业学院《风力发电技术》《风力发电技术》电子教案项目名称项目十一控制系统构造及原理教学任务任务11.1控制系统2课时任务11.2W2000型风机控制系统6课时教学目标知识目标1、熟悉控制系统组成、分类及工作原理；2、熟悉W2000型风机控制系统的控制显示界面、硬件结构、软件信息及控制过程.能力目标1、能够识读风机控制系统的控制显示界面；2、能够正确操作风机的各种工作模式；3、能够根据风机控制系统的操作流程及控制原理，进行风机运行控制及故障分析。素质目标1、具有工作责任心与职业道德；2、具有协调作业、团结合作的职业

2、素质；3、具有规范作业、文明作业的良好职业素养。重点风机运行控制及故障分析难点风机运行控制及故障分析教学组织1、任务安排；2、知识讲授；3、方案制定；4、项目实施5、汇报考核考核方式汇报考核提交成果风机控制系统操作手册任课教师教研室主任年月日编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第20页共20页教学内容任务11.1控制系统一、控制系统1、控制系统的总体结构风力发电机组的控制系统采用微机控制，属于离散型控制。是将风向标、风速计、风轮转速，发电机的电压、频率、电流，电网的电压、电流、频率，发电

3、机和增速齿轮箱等的温升，机舱和塔架的振动，电缆过缠绕等传感器的信号经过模／数转换输送给微机，由微机根据设计程序发出各种控制指令。2、主控制器1）主控制器的构成风力发电机组的主控制器是控制系统的核心。它一方面与各个功能块相联系，接收信息，并通过分析计算发出指令。另一方面与远程控制单元通信，沟通信息及传递指令。主控制器一般分置于机舱控制柜和塔基控制柜中。2）机舱控制柜机舱控制柜的功能是：1)采集机舱内振动开关、油位、压差、磨损、发电机PTC及接触器、中间继电器和传感器的反馈等开关量信号；采集并处理风轮转速、发电机转速、风

4、速风向、温度、振动等脉冲、模拟量信号。2)通过接收变桨系统温度反馈和顺桨反馈，发送信号使变桨距系统紧急顺桨和复位。通过变桨距系统RS-485通信，控制桨距角变化，实现最大风能捕获和功率控制。3）塔基控制柜第20页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第20页共20页塔基控制柜的功能是：1)控制器的处理模块(CPU模块)位于塔基控制柜，主要完成数据采集及I/O信号处理；逻辑功能判定；对外围执行机构发出控制指令；与机舱控制柜光纤通信，接收机舱信号，返回控制信号；与中央监控系统通信，传递

5、信息。2)对变流器、变桨距系统、液压系统，偏航系统，润滑系统，齿轮箱及机组关键设备的温度及环境温度等作监控；变流器和变桨距系统的耦合控制，与变流器通信，实现机组变速恒频运行、有功及无功调节、功率控制、高速轴紧急制动、偏航自动对风、自动解缆、发电机和主轴自动润滑、主要部件的除湿加热和散热器开停。3)对定子侧和转子侧的电压、电流测量，除了用于监控过电压、低电压、过电流、低电流、三相不平衡外，也用于统计发电量，以及并网前后的相序检测。4）通过和机舱控制柜相连的信号线实现系统安全关机、紧急关机、安全链复位等功能。3、控制系统

6、的功能①根据风速信号自动进入起动状态、并网或从电网切出；②根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制；③根据风向信号自动对风；④根据功率因数自动投入(或切出)相应的补偿电容(对于设置补偿电容的机组)。当发电机脱网时，能确保机组安全关机；⑤在机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进行监测和记录，对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能指标；⑥对于在风电场中运行的风力发电机组还应具备远程通信的功能。二、安全保护风力发电机组的控制系统具有两种基

7、本功能：一个是运行管理功能，一个是安全保护功能。1、安全保护系统1）大风保护安全系统多数机组取l0min平均25m/s为切出风速，由于此时风的能量很大，系统必须采取保护措施。在关机前对失速型风力发电机组，风轮叶片自动降低风能的捕获，风力发电机组的功率输出仍然保持在额定功率左右。对于变桨距风力发电机组，必须调解叶片桨距角，实现功率输出的调节，限制最大功率的输出，保证发电机运行安全。当大风关机时，机组必须按照安全程序关机。关机后，风力发电机组一般采取偏航90。背风。2）电网失电保护风力发电机组离开电网的支持是无法工作的。

8、一旦失电，空气动力制动和机械制动系统动作，相当于执行紧急关机程序。这时舱内和塔架内的照明可以维持15～20min。对由于电网原因引起的停机，控制系统将在电网恢复正常供电l0min后，自动恢复正常运行。3）参数越限保护1)超速保护：①当转速传感器检测到发电机或风轮转速超过额定转速的110％时，控制器将给出正常关机指令；②防止风轮超速，采取硬件设置