正常工作。超级电容可以进行短时间的为变桨系统元器件供电，记录故障文件的和执行正常停机等命令。其主要参数，如表 2-1所示：

表 2-1 超级电容的主要参数

超级电容主要参数

型号 额定电压 可用能量 容量

4-BMOD2600-6 60VDC（交流）

150kJ 108F

超级电容为变桨系统提供备用电源，是由4个超级电容组串联而成的额定电压为60V，总容量为108F，可用能量为150kJ的器件。超级电容模块的包装是一个耐损耗的冲压铝外壳。该材质的外壳是永久封装的，不需要维护，如果检测超级电容工作不正常，一般是进行更换。变桨超级电容的优点：充电电流大，充电时间短；交流变直流的整流模块同时作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路；超级电容的容量随使用年限的增加，减小的非常小；寿命长；无须维护；体积小，重量轻；充电时发热量低等优点。

4、PLC功能模块

BC3150是DP总线端子控制器，在DP通讯系统中作为智能从站使用，功能主要表现在两个方面，一是实现变桨控制系统与主控制器之间的通信，一是实现变桨控制系统外围信号的采集处理和对变桨执行机构的控制。主控系统信息控制单元接收变桨柜PLC检测的信息，进行判断分析，再通过DP通讯传达到变桨柜BC3150，进行执行命令。

8

第 3 章 Vensys变桨系统控制及运行调试

3.1 Vensys变桨系统控制原理

3.1.1 变桨系统原理

三相交流400V经过NG5充电电源，给超级电容充电，NG5的投入与切出完全取决于超级电容的电压，超级电容的高低电压经过A10自制模块处理后送给贝福模块KL3404。主控器通过接收KL3404采集的信息，计算出超级电容的高低电压，只要检测到超级电容高电压低于55V，就以80A恒流输出；只要电容电压达到60V就断开。充电器和超级电容构成一个闭环的自动控制电路，始终保持超级电容有60V的电压。同时，当来自滑环的电网电压掉电时，超级电容作为备用电源直接给变桨控制系统和逆变器AC2供电，保证变桨电控系统正常工作，执行停机动作。主控PLC发出的所有停机或者紧急停机命令最后都是通过变桨系统实现的[6]。

3.1.2 Vensys变桨系统控制

变桨系统共包括变桨控制柜、变桨驱动、皮带、皮带轮、叶片五部分。变桨驱动中包含变桨电机、变桨减速器。变桨控制柜为变桨电机提供电源，变桨电机带动皮带、皮带轮工作，驱使叶片上的变桨盘旋转，使叶片调整角度。变桨柜通过滑环与机舱柜连接进行数据交换，经过滑环的线路分别为400V电源线、安全链回路线、DP 总线。

3.1.3 Vensys变桨系统控制模式

1、自动变桨模式：正常工作状态，主控程序控制；

2、手动变桨模式：调试、维护状态；只有当两只叶片的位置在86°附近，第三只叶片才能向0°变桨，单只叶片的变桨范围被限制在5°到87°之间，叶片向0°变桨到接近开关动作为止；

9

3、强制手动变桨模式：调试、维护状态；三只叶片都能向0°变桨，不受0°接近开关和90°限位开关的限制，只要在变桨齿形带的范围之内都可以进行变桨。

3.1.4 变桨系统控制过程

变桨的控制通过主控柜来的400V，50Hz的电源，进入机舱柜体，通过连接器到滑环进入轮毂内，完成变桨系统的电源传输。由于风机采用三叶片设计，因此分为三个变桨柜即变桨柜1#、变桨柜2#、变桨柜3#。判断变桨柜的顺序是,从滑环进去的为变桨柜1#，然后顺时针方向，分别为2#柜，3#柜。变桨柜出来两条关于限位开关的电源，分别是0°接近开关和90°限位开关，起到对变桨盘、齿形带以及其他设备的保护作用。如果在手动变桨过程中，触及到0°接近开关或90°限位开关，安全链断开，使得风机停机。变桨柜中引出变桨电机的动力线，电磁刹车，旋转编码器等电源。完成对变桨系统的驱动检查和信息的反馈。

变桨系统在轮毂内的拓扑结构如图 3-1所示。400VAC，50Hz的电源，以及地线（PE线）、中性线（N），通过机舱内部的滑环，进入到轮毂内部，进入变桨柜体当中。400VAC电源由Q1开关进行控制，当其闭合时候电源分成两路，一路是到柜体散热风扇。当然，其自动控制是体现在K2温度继电器当中，当温度较高时候，K2继电器的21、22两个触点闭合，使散热风扇进行工作，完成散热的效果，防止工作时温度较高损坏一些零部件。另外一路是为NG5进行间歇式充电提供电源，额定输入电压400VAC，额定输出电压60VDC，额定输出电流80A。输出的60VDC电源，是为各个零部件提供电源，比如BC3150，AC2等。一些传感器接收到变桨的一些信息，会发出一些反馈信号，通过电路板最后反应给主控PLC，运行状态在显示面板得以体现。

10

图 3-1 变桨拓扑结构简图

Vensys变桨自动控制主要还是信号的反馈控制，一些倍福模块、继电器的使用，大大的增强了风机的自动化控制。下面简单介绍一下主要倍福模块如表 3-1所示和继电器如表 3-2所示的作用。

表 3-1 变桨系统中主要倍福模块及作用

名称 BC3150

主要作用

有一个DP 系统中作为智能从站使用。通过K-BUS总线扩展技术，可连接255个总线端子

数字量输入端子从现场设备获得二进制控制信号，并以电隔离信号的形式将数据传输到更高层的自动化单元

数字量输出模块将自动化控制层传输过来的二进制控制信号以电隔离的信号形式传到设备层的执行机构，还具有电压保护作用

KL1104

KL2408

KL3404 模拟量输入端子可处理-10V和10V或0V和10V范围的信号 KL3204

模拟量输入端子可直接连接电阻型传感器。总端子电路可使用2线制连接技术连接传感器PT100

这些倍福模块的正常工作是风力发电机组各种信息采集传到风机主控PLC的保证。一方面是风机的运行的检查作用，另一方面是对风机故障时候执行停机

11