电控系统(岳俊红、冯江哲）.docVIP

第十章 风电机组电控系统 电控系统介绍 风力发电机由多个部分组成，而控制系统贯穿到每个部分，相当于风电系统的神经。因此控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。图10.1系统结构图 工作原理简介 风电机组控制系统包括整个控制回路和一些控制规则,它的任务是确保风机在任何时候满足下列任何性能需要：输出最大的电量、根据设计限制机械负载、限制噪声、维持高的发电品质。风电设备的控制系统包括测量、中心控制器和执行机构三部分。 测量部分主要为各类传感器，包括：风传感器；温度传感器；位置传感器；转速传感器；压力传感器；特殊传感器等。 中心控制器部分主要有三种类型：可编程逻辑控制器（PLC）：由CPU、I/O、模入/模出、计数器、通讯、电源等模块配置，扩展灵活；工业控制计算机：通用计算机平台，软硬件资源丰富，用户接口丰富，功能强；专用控制器：针对设备单独研发，针对性强，实现特殊功能便利，功能专一，灵活性差，一般为系列产品，以降低成本。 执行部分即将控制器所发出的指令通过各类设备转换为相应的执行动作，实现所需达到的动作；基本工作原理就是通过指令控制各继电器或开关的断与合，使电动机、液压阀等动作，相应机构动作；主要包括：软并网装置（或为变频装置）、变桨机构（电机或液压装置）、偏航机构、制动装置、冷却系统等。另外控制系统的功能主要包括以下几个方面： (1)控制功能：接受风力发电机组信息和环境信息，调节风力发电机组，使其保持在合理的运行状况； (2)安全保护功能：确保风力发电机组运行在设计范围，当超速、振动、电网故障等外部极限情况出现后，保证机组安全； (3)数据统计：记录机组的相关运行数据，统计电量、故障信息、执行机构动作次数等。 低压电气元器件 自动空气开关 自动空气开关又称自动开关或自动空气断路器。它既是控制电器，同时又具有保护电器的功能。当电路中发生短路、过载、失压等故障时，能自动切断电路。在正常情况下也可用作不频繁地接通和断开电路或控制电动机。它的外形、结构示意图和符号，如图10.2所示。 (a) 外形 （b） 内部结构 （c） 符号 图10.2 自动空气开关外形、结构示意图和符号 1.工作原理 主触点通常由手动的操作机构来闭合的，闭合后主触点2被锁钩4锁住。如果电路中发生故障，脱扣机构就在有关脱扣器的作用下将锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧1的作用下迅速分断。 脱扣器有过流脱扣器6、欠压脱扣器11和热脱扣器13，他们都是电磁铁。在正常情况下，过流脱扣器的衔铁8是释放着的，一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路相串的线圈将产生较强的电磁吸力吸引衔铁，而推动杠杆7顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，吸住衔铁10，才不影响主触点的闭合，一旦电压严重下降或断电时，电磁吸力不足或消失，衔铁被释放而推动杠杆，使主触点断开。当电路发生一般性过载时，过载电流虽不能使过流脱扣器动作，但能使热元件13产生一定的热量，促使双金属片12受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁钩脱开，将主触点分开。 2.自动空气开关的选择和使用 自动空气开关的选择 自动空气开关的额定工作电压≥电路额定电压。 自动空气开关的额定电流≥电路计算负载电流。 热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流。 自动空气开关的使用 当断路器与熔断器配合使用时，熔断器应装于断路器之前，以保证使用安全。 电磁脱扣器的整定值不允许随意更动，使用一段时间后应检查其动作的准确性。 断路器在分断短路电流后，应在切除前级电源的情况下及时检查触头。如有严重的电灼痕迹，可用干布擦去；若发现触头烧毛，可用砂纸或细锉小心修整。 接触器 接触器定义 接触器是电力拖动与自动控制系统中一种非常重要的低压电器，它是控制电器，利用电磁吸力和弹簧反力的配合作用，实现触头闭合与断开，是一种电磁式的自动切换电器。 接触器适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量的控制电路。其主要控制对象是电动机，也可控制其他负载。 接触器不仅能实现远距离自动操作及欠压和失压保护功能，而且具有控制容量大、工作可靠、操作频率高、使用寿命长等特点。 接触器按主触头通过的电流种类，分为交流接触器和直流接触器两大类。以交流接触器为例，它的外形如图10.3所示。它的结构示意图和符号如图10.4所示。 图10.3 交流接触器外形 (a) 结构示意图 (b) 线圈符号 (c)