LUST变桨系统原理介绍

LUST变桨系统原理介绍

金风1.5MW机组变桨系统天源科创 范瑞建

目录一、结构简介 二、内部通讯系统 三、工作模式介绍 四、安全链系统 五、主要器件介绍

一 结构简介LUST变桨系统是一个以变桨位置为控制目 标的伺服系统。它接收的控制命令只有：变 桨位置、变桨速度、复位、急停以及 heartbeat这5个信号；系统内部状态信号也 通过总线传送给主控。

LUST变桨系统原理结构图

结构图讲解

三相动力电源、DP总线及安全链信号分别通 过A1、B1、C1引入第一个变桨柜，并通过 A2、B2、C2引入下一变桨柜。电网电源正常 情况下，伺服驱动器PITCHMASTER直接驱 动电机、2G3为辅助电路提供24V电源；电网 掉电情况下，挂在PITCHMASTER直流母线 上的超级电容投入工作，驱动电机运转，并 通过2G2继续为辅助电路供电，完成顺桨。

结构图讲解

主旋转编码器E1反馈位置信息；旋转编码器 E2与E1进行冗余比较；-4º及94º限位开关串 入PITCHMASTER使能信号，作为 PITCHMASTER失控的最后一道保护；旋转 编码器损坏时会触发91º限位开关。

二 内部的通讯系统1#柜中的6A3(EL6731)是变桨系统内部主站 (Profibus-Master),变桨系统内部有：3 个Pitchmaster、3个冗余旋编(E1、E2、 E3)、2个倍福模块BK3150。 主站6A3综合各个子站的信息，并把这些信 息通过倍福PLC(CX9000)交换给6A2 (EL6731-0010),由6A2与主控交换信息。

变桨DP通讯图PitchMaster地址为41、42、43,实物中设定为十六 进制位29、2A、2B; BK3150共两个，地址为52、53; 冗余旋编地址为61、62、63主控DP

CX9000

EL6731-0010 EL6731

超级电 容测量

DP 从站

DP 从站 超 级 电 容 测 量

DP 从站 超 级 电 容 测 量

BK3150

BK3150

pitchmaster

pitchmaster

pitchmaster

E1

M

E2

E1

M

E2

E1

M

E2

1号变桨柜

2号变桨柜

3号变桨柜

三 工作模式介绍变桨系统共分为5种状态模式 模式0:待机模式。该模式下表明变桨系统PitchMaster准备就 绪、外围传感器状态正常、驱动与执行器正常待机。 模式1:变桨模式。该模式下，变桨系统将通过Profibus DP总 线接收来自主控的变桨指令。并根据给定的位置、速度值驱动 变桨电机，直至到达位置目标值。 模式2;急停模式1。该模式执行过程采用闭环急停控制。模 式2中，变桨速度为7°/s,停机位置87.5°。该模式在如下条 件成立时执行：主控通过Profibus DP总线给定紧急停机命令 或系统安全链故障。 模式3:急停模式2。该模式执行过程采用开环控制，当变桨 系统发生主旋转编码器或变桨变频器电源故障时，系统将启用 该模式，以最快10 °/s的变桨速度顺桨，直至撞到91°限位 开关。 模式4:维护模式。在该模式下可以分别对各桨

叶进行手动变 桨。 变桨速度为1°/s。

工作模式之间的切换

四 安全链系统经过滑环进入1号变桨柜的安全链信号有3根 线：1号与3号线是进入变桨柜的信号，2号 线是由变桨反馈给主控的信号。当各柜子主 断路器1F1闭合、PitchMaster自检正常信号 (OSD04触点闭合)以及1#柜的8K9吸合， 变桨会向主控反馈一个高电平，表明内部安 全链正常。 8K9只存在于1#柜，它由PLC控制，只有变 桨内部无故障，才会吸合，吸合后1K1得电， 将安全链OK的信号反馈给PitchMaster。

变桨安全链结构图

五 主要器件介绍1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

伺服驱动器PitchMaster 变桨电机 备用电池 蓄电池充电器(AC500) 倍福模块 限位开关 旋转编码器

1.伺服驱动器PitchMaster型号：CDE54.070D, 输入电压：3×400VAC+PE, 额定电流54A/AC, 最大电流144A/AC。 PitchMaster是LUST变桨系统的核心伺服驱动 器，穿墙式散热器安装在柜体背面，背面的散 热片上安装有散热风扇。其内部集成了检测控 制电路，实现位置、速度控制，如下图所示。 内部控制电路具有2级隔离电源 ，提高EMC性 能。SNT1为SNT2及数字量I/O供电，能够提供 大的负载电流。SNT2为控制器、旋转编码器、 模拟量I/O供电等供电。

内部工作原理 三相400V交流电压通 过整流器整流成550V 直流电压，再经过逆 变转换成交流电压 87VAC,提供给变桨 电机。当系统断电时， 使用接在直流母排上 的超级电容电源 (335V)

2.变桨电机技术参数：型号：ZFG60So/ 4DGF112M - 4 FL 工作制：S1 额定功率：5.5kW 额定电压：87VAC/50Hz,三角型接法 额定电流：52A 额定功率因数：COS 0.82 额定转速：1450 min-1 额定转矩: 33 Nm 最大转矩( 30 second ): 75 Nm (till 1450 min-1) 制动转矩: 90 Nm 编码器 : SSI 冷却方式 :独立风扇冷却 绝缘等级 : F 保护等级 : IP 55