风力发电机偏航系统的组成分析

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2018-10-13

  偏航系统的作用  偏航系统是特有的伺服系统。 它主要有两个功能:一是使风轮跟踪变化稳定的风向;二是当组由于偏航作用,机舱内引出的电缆发生缠绕时,自动解缆。

  偏航控制系统  偏航系统是一个随动系统,风向仪将采集的信号传送给机舱柜的PLC的I/O板,计算10分钟平均风向,与偏航角度绝对值编码器比较,输出指令驱动四台偏航电机(带失电制动),将机头朝正对风的方向调整,并记录当前调整的角度,调整完毕电机停转并启动偏航制动。

偏航控制系统框图如下图所示:  下文将对偏航控制系统的各机构进行分析:  1、风速仪  机组应有两个可加热式风速计。 在正常运行或风速大于最小极限风速时,风速计程序连续检查和监视所有风速计的同步运行。 计算机每秒采集一次来自于风速仪的风速数据;每10min计算一次平均值,用于判别起动风速和停机风速。

测量数据的差值应在差值极限/s以内。 如果所有风速计发送的都是合理信号,控制系统将取一个平均值。   2、风向标  风向标安装在机舱顶部两侧,主要测量风向与机舱中心线的偏差角。

一般采用两个风向标,以便互相校验,排除可能产生的误信号。

控制器根据风向信号,起动偏航系统。 当两个风向标不一致时,偏航会自动中断。

当风速低于3m/s时,偏航系统不会起动。   3、扭揽开关  扭缆开关是通过齿轮咬合机械装置将信号传递PLC进行处理和发出指令进行工作的。

除了在控制软件上编入调向记数程序外,一般在电缆处安装行程开关,当其触点与电缆束连接,当电缆束随机舱转动到一定程度即启动开关。

以国内某知名公司生产的风机为例,当机身在同一方向己旋转2转(720度),且风力机不处在工作区域(即10分钟平均风速低于切入风速)系统进入解缆程序。

解缆过程中,当风力机回到工作区域(即10分钟平均风速高于切入风速),系统停止解缆程序,进入发电程序,但当机身在同一方向己旋转转(900度)偏航限位动作扭缆保护,系统强行进入解缆程序,此时系统停止全部工作,直至解缆完成。 当风速超过25m/s时,自动解缆停止。

自动解除电缆缠绕可以通过人工调向来检验是否正常。 当调向停止触点由常闭进入常开状态时,风机自动解除电缆缠绕,此时风力发电机应不处于维修状态,因此自动调向功能在维修状态时无法使用。   4、偏航编码器  偏航编码器是一个绝对值编码器,可以准确记录偏航位置。 因为绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。

这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。   5、软启动器  软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电动机定子之间。

这种电路如三相全控桥式整流电路,使用软启动器启动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸。 待电机达到额定转数时,启动过程结束,软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软启动器的使用寿命,提高其工作效率,又使电网避免了谐波污染。

软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转数逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击。   图1软启动器控制电机的主电路图。