华电天仁变桨控制系统介绍

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,华电天仁变桨控制系统介绍,2015-12-31,提纲,一、公司介绍,股权结构,北京华电天仁,电力控制技术,有限公司,国电科技,环保集团,股份有限公司,固安天仁,公司,90%,10%,全资,一、公司介绍,公司优势,核心技术,电力电子技术,嵌入式系统,软件开发,公司专长与定位,信息与控制技术,节能环保技术,新能源,技术,一、公司介绍,主营业务,优化与节能技术,风电储能系统,现场总线控制系统及设备,风力发电机组变桨控制系统,微网系统,信息化技术与应用,一、公司介绍,变桨系统生产基地,固安华电天仁控制设备（固安华电天仁）是北京华电天仁公司全资的生产制造基地，厂房面积13700平方米，具有年产2000套风力发电机组变桨控制系统（涉及至6MW的内陆和海上风机）、10000台数字化执行机构等高端工业产品的生产能力。,一、公司介绍,人员结构,公司人员知识结构,公司人员岗位结构,公司拥有强大的软、硬件开发和项目实施团队。,一、公司介绍,公司荣誉,国家火炬计划,中国电力,科学技术奖,国家科学,技术进步奖,一、公司介绍,公司荣誉,高新技术企业,双软认证,ISO9001,认证,系统集成资质,一、公司介绍,公司优势,专利、软件著作权,公司拥有,多项发明专利和实用新型专利。其中目前变桨已取得,1,项发明专利，,5,项实用新型专利。,公司拥有,2,4,项软件著作权,，其中变桨,3,项。,华电天仁风电变桨控制系统引进德国,ATECH,公司技术，系统为,3,柜结构，采用了低压交流异步驱动控制技术和超级电容后备电源技术，动态响应能力强，具有集成度高、可靠性高、寿命长、结构简单、使用维护方便、环境适应能力强等特点，把后备电源维护周期从,2,年提高到了,10,年左右，大大降低了运行维护成本。,二、系统概述,二、系统概述,产品系列,华电天仁风电机组变桨控制系统产品涉及、,6MW,风电机组，目前已涵盖低温型、高海拔型、潮间带型。,风机类型,母线电压,额定功率,额定扭矩,最大扭矩,制动扭矩,1.5MW,60V,4.5kW,28.7Nm在1500rpm时,75Nm,100Nm,2.0MW,75V,6.0kW,38.2Nm在1500rpm时,112Nm,100Nm,3.0MW,90V,7.5kW,42.6Nm在1680rpm时,157Nm,100Nm,3.0MW大叶片,105V,14kW,71.1Nm在1900rpm时,250Nm,146Nm,6.0MW,145V,21kW,142Nm在1500rpm时,465Nm,250Nm,二、系统概述,产品系列,华电天仁、变桨控制系统单体机箱,二、系统概述,产品系列,华电天仁变桨控制系统机箱以及电容柜,二、系统概述,总体结构,二、系统结构及技术特点,结构,TR,变桨系统由三个功能和结构相同的轴柜组成，每个轴柜结构如图所示：,二、系统概述,工作原理,自动模式下，变桨,PLC,接受风机主控位置指令，经过前馈与比例环节运算输出速度指令，通过,CAN,通讯传给,AC2,变频器，变频器完成速度环与电流环运算驱动电机至指定位置，以下是各核心部件功能。,变频器与电机：直接从,DC Link,获取能量，正常情况下，接受,PLC,速度指令，完成驱动功能，当,PLC,或,CAN,通讯故障时，直接驱动变桨至限位开关动作停止。,PLC,控制器：接受风机主控指令，完成位置环运算，控制变桨跟随风机主控位置指令，返回变桨状态至风机主控，同时监视变桨自身状态，完成各种逻辑保护功能及其它辅助回路控制。,电源管理模块：从滑环获取主电源，维持,DC Link,电压恒定，当主电源故障时，通过综合报警信号告知,PLC,电源出现故障。,超级电容：正常工作时，支撑,DC Link,电压。主电源故障时，作为后备电源为变桨提供足够的顺桨能量。,二、系统概述,安全策略,每个轴柜都有完全独立的控制及功率驱动部分，三柜之间无任何联系。,当系统输入主电源出现故障时，变桨系统依靠后备电源顺桨，其它情况均依靠主电源供电。,变桨系统故障均由自身,PLC,判断并进入紧急模式，紧急模式下，变桨主动断开安全链且将故障上传至风机主控。安全链断开后，变桨自行顺桨至安全位置。,手动维护模式下，任意时刻只允许一个桨叶离开安全位置。,二、系统技术特点,低温性能优异,3,柜系统，结构简单，安装使用维护方便,后备电源寿命长，功率密度高，状态监测方便可靠,二、系统技术特点（,1,）,二、系统技术特点（,1,）,项目,超级电容,铅酸电池,电池机理,物理反应,化学反应,循环使用寿命,额定电压及一半电压内循环充放电,100万次，工作寿命10年,循环充放电,300500次，安全工作寿命2年,环境适应性,正常工作温度：,4565,工作温度：,040,最佳工作温度：,1525,温度每升高,10,，浮充寿命缩短一半，循环寿命缩短,15,电池温度太低时，会使电池蓄电容量减少，容易过度放电，进而使电池寿命缩短,电池储存,储存温度：,4570,可在能量释放完的状态下储存,储存温度：,1540,需要在充满电的状态下储存,存放期超过,36个月应进行补充电,充电性能,可大电流充电，充电时间快，在,2分钟内可充满，满足快速启机要求,充电方式有严格要求，要采用温度作为补偿，充电时间,510小时,二、系统技术特点（,2,）,项目,超级电容,铅酸电池,放电性能,功率密度高，放电流能力大，可达几百安培，供电正常时快速补充变桨伺服驱动系统的尖峰电流，变桨系统电源峰值电流小,能量型，放电电流一般只有几十安，放电电流过大对电池寿命有影响，变桨系统电源峰值电流较大,状态监测,电压信号基本能表征电池能量，电池放电时电压随之下将，放电终止后电池电压不能自动恢复，只有随着充电过程电压快速恢复,电池电压不能表征其能量状态，存在“虚电”的可能性,使用维护成本,目前世界最知名的超级电容一套成本在,3.3万元左右，综合考虑铅酸蓄电池人工维护成本、故障损失后果、超级电容实现快速启动带来的发电效益以及超级电容价格逐年下降，超级电容已显出优势,超级电容寿命按,8年计，期间铅酸蓄电池需更换2次，总成本在2.85万元左右,二、系统技术特点（,2,）,良好的密封设计,系统安全性、可靠性高,防雷和浪涌保护功能完善,二、,系统技术特点（,2,）,大散热板结构,人机界面友好，调试和维护方便,满足低电压穿越（,LVRT,）要求,轴柜选用大散热板散热，能满足大多数使用环境的要求，散热板加装了散热风扇，能满足炎热环境的运行需求。,二、系统技术特点（,3,）,电源输入范围宽,二、,系统技术特点（,4,）,电网要求,项目,电网要求,华电天仁变桨系统,电压,当电网电压在,0.85Un1.3Un 区间内波动时，变桨系统的运行能力要符合下述技术规定：,1）变桨系统的过电压保护定值为1.3Un，动作时限为0.1s。,2）变桨系统的低电压保护定值符合GB/T 19963-2005,风电场接入电力系统技术规定对低电压穿越的要求。,3）当电网在1.15Un 运行时，变桨系统至少可运行0.5s。,4）当电网电压在0.9Un1.1Un 区间（含0.9Un、1.1Un）时，变桨系统可长期正常运行。,当电网电压在,0.8Un1.2Un区间时，变桨系统可长期正常运行。,当电网电压在1.3Un时，可持续工作0.3s。,频率,47Hz52Hz,45Hz65Hz,固安华电天仁控制设备（固安华电天仁）是北京华电天仁电力控制技术的生产基地，2010年1月正式运营，目前主要从事风电机组变桨控制系统的生产工作。,固安华电天仁厂房面积13700平方米，现有员工154人，变桨系统年产能达到2000套。,三、系统生产组织情况,三、系统生产组织情况,固安华电天仁组织结构,四、系统质量控制,通过劳氏,ISO9001,质量体系论证,（一）,（二）,系统已通过,CE,认证,四、系统质量控制,在整个系统生产测试过程中牢固树立“质量就是生命”、“细节决定成败”的理念，执行严格的质量考核体系,（三）,四、系统质量控制,伺服驱动器、变桨电机、超级电容、,PLC,控制器等系统核心部件全部采用国外进口且成熟应用的产品,（四）,四、系统质量控制,部件选型设计，均进行严酷的环境试验测试，确保现场工作正常,（五）,从物料入厂检验,配料,组装,测试,包装出厂整个生产过程各环节全程实施严格质量监控，所有产品出厂前进行全功能的带电运行测试,（六）,四、系统质量控制,振动测试,振动测试,机械振动数值,正弦稳态振动频率,:5-18Hz,，,位移振幅：,加速度,:2g,测试时间长度,: X,、,Y,、,Z,轴各做,4,小时,备注：完成上述振动测试后，,Z,轴采用,5g,加速度测试,1,小时,机械冲击,:,最大冲击加速度,30g,冲击持续时间为,30ms,X,、,Y,、,Z,轴正反方向各三次。,四、系统质量控制,低气压测试,针对龙源那曲超高海拔风机进行变桨系统低气压环境测试,使用地点的海拔高度,/m,0,1000,2000,3000,4000,5000,相应大气气压,/kPa,101.3,90.0,79.5,70.1,61.7,54.0,电气间隙,修正系数,以零海拔为基准,1.00,1.13,1.27,1.45,1.64,1.88,以,1000mm,海拔为基准,0.89,1.00,1.13,1.28,1.46,1.67,以,2000mm,海拔为基准,0.78,0.88,1.00,1.13,1.29,1.47,四、系统质量控制,低气压测试,针对龙源那曲超高海拔风机进行变桨系统低气压环境测试,四、系统质量控制,建立完整的产品档案，包括物料入库检查记录、生产过程记录、检查测试记录、关键部件序列号记录、软硬件版本记录、整机厂轮毂号记录、风场机位记录等，确保部件和问题环节的可追溯性,（七）,变桨系统轴箱生产过程信息记录单,轴箱出厂检验单,五、系统售后服务,六、华电天仁变桨业绩,截止,2015,年,12,月,31,日,我公司累计发货，,3MW,及,6MW,变桨控制系统,共计,9816,套，其中已并网运行,7126,套,北京华电天仁电力控制技术,地址:海淀区西四环中路16号院1号楼,: 86-010-57658000,: 86-010-59739773,