风电电动变桨系统

分类：技术教程日期：2009-10-23 15:02:37 来源：厂商

1、产品特点

科远电动变桨系统基于欧洲合作伙伴十多年风电电动变桨技术研发经验，采用最新数字技术和各类改进型的设计，与其他厂家的变桨系统相比有如下显著的优点：
（1）、采用模块化设计、大规模集成技术，专为每个叶片配置独特的PMC（叶片驱动控制单元）和PMM（叶片驱动管理单元），通过大幅度减少分立元器件的使用，提高系统的可靠性、服务的便捷性和系统运行寿命。
（2）、PMC基于最新的数字控制技术，通过简单的调整和设置，可以驱动ACM电机（低成本的异步交流电机），也可以驱动SM（高动态性能的同步伺服电机），另外也可以驱动DC电机（传统的直流电机）。
（3）、采用创新的电池管理技术，确保其长期恶劣环境运行的可靠性，具有集成管理接口，可再线诊断状态和寿命信息。
（4）、系统采用宽温型设计，所有部件的设计都考虑了专门的应用环境需求，可应用于海上、炎热、或极端的低温气候条件，产品不需额外加热/冷却装置的工作温度范围为-20°C 到 +50°C。
（5）、对于炎热的气候条件系统可以设置风扇冷却系统，对于极端低温的环境应可选用电加热器。
（6）、具有经济的外形尺寸和重量（和前代产品相比减少了50%）。
（7）、具有CANopen通讯接口，所以通讯、诊断、配置功能都可通过该接口和外部系统通讯。
（8）、图形化的用户接口和多语言设置功能。
（9）、设备的启动和调试无需外部设备，不需要配置Service box。
（10）、通过GL等可靠性认证。

2、系统功能描述

PCS变桨系统如下图所示包括一个Center Box（中间柜）、三个独立的Axis Box（叶片变桨驱动控制柜），与其他公司的变桨系统相比，PCS的中间柜设计相对简单，不采用PLC实现控制功能，仅实现单纯的400v电源、UPS电源、CANopen信号线的分发功能，主控柜布置包括：主开关、熔断器、滤波器、防雷保护等元件，以及其他客户可能的附加部件。
系统的三个叶片变桨驱动控制柜包括：后备安全系统、驱动控制、电池管理、诊断功能等，通过各自的PMC、PMM模件实现完全独立，与其他变桨系统相比冗余功能更彻底，具有最佳的可靠性。

叶片变桨驱动控制柜根据客户选择的驱动电机类型不同，机柜的接线和布置稍有不同，根据电机的类型不同PCS系统可分为SM、AC、DC三种，基于创新设计的PMM、PMC，PBS等部件，大规模集成技术的应用提高了系统的可靠性，系统展现了一个非常现代的艺术级解决方案。

3、电动变桨系统的安全性

在大型风力机系统中，变桨系统的一项主要功能是担当机组的主刹车系统功能，作为空气动力刹车，要求变桨系统的风力机必须具备很高的可靠和安全性能，电动变桨系统通过多种检测和控制手段、多重冗余设计保证风力机组安全稳定运行。

（1）、完全独立的三叶片的冗余配置系统
PCS 系统的控制任务在每个叶片上为完全独立实现，这样任何故障的出现只会反映在其中1个叶片上，而不影响其他的桨叶的变桨功能。

（2）、冗余编码系统
在桨叶安装测位置的绝对值编码器与电机侧的编码器实现冗余配置，相互校验桨叶位置和速度信号。

（3）、雷击和过压保护
PCS 带有额外的雷击保护回路，保护电路故障信号直接送到控制器中，内部含有其他更先进的过压保护装置以保证其安全性。

（4）、安全链急停EFC信号与CAN-Bus信号并行通讯
EFC信号为独立于CAN通讯的风机主控系统紧急动作信号，为24V电压带电常闭回路设计，一旦该回路断开，将触发PCS顺桨指令。
上述的1-4足以满足德国GL相关认证要求指标，其他有关项目符合欧洲的相关安全指标EN954-1。

（5）、PMC和PMM主电路的独立控制
PMC、PMM单元采用32位RISC处理器，具备完善的自主检测和诊断报警功能，可通过CAN总线和主控软件通讯，实现完善的状态诊断，也可在紧急情况下触发急停信号，完成自主顺桨控制。

（6）、看门狗监视所有主控单元
PCS系统设计有独立的看门狗回路，监视PMC、PMM、以及通讯回路发生严重故障时，看门狗动作引起安全链动作和启动急停环节动作。

（7）、CAN总线的安全
CAN-bus总线与其他串行总线比较，提供多种安全性检测和保护措施。

数据流自动CRC16校验
总线非破坏的冲突性检测
完善的数据流优先级传送机制
具有心跳监测协议监测各CAN节点安全
紧急数据可以通过Safety-PDO被传输

（8）、创新的后备电池系统PBS
系统基于最新一代的锂电池技术，这些电池体积小，工作效率高，稳定，经济。具有完善的充放电检测、运行寿命检测系统，确保后备电源可靠运行。