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1762-OB16  變槳控制器的設計

◆系統的硬件構成

本文實驗中采用國外某知名風電公司風力發電機組作為實驗對象，其額定功率550KW，采用液壓變槳系統，液壓變槳系統原理圖如圖3所示。從圖3中可以看出，通過改變液壓比例閥的電壓可以改變進槳或退槳速度，在風力機出現故障或緊急停機時，可控制電磁閥J-B閉合、J-A和J-C打開，使儲壓罐1中的液壓油迅速進入變槳缸，推動槳葉達到順槳位置（90°）。

本系統中采用OMRON公司的CJ1M系列PLC。發電機的功率信號由高速功率變送器以模擬量的形式（0～10V對應功率0～800KW）輸入到PLC，槳距角反饋信號（0～10V對應槳距角0～90°）以模擬量的形式輸入到PLC的模擬輸入單元；液壓傳感器1、2也要以模擬量的形式輸入。在這里選用了4路模擬量的輸入單元CJ1W-AD041；模擬量輸出單元選用CJ1W-DA021，輸出信號為-10V～+10V，將信號輸出到比例閥來控制進槳或退槳速度；為了測量發電機的轉速，選用高速計數單元CJW-CT021，發電機的轉速是通過檢測與發電機相連的光電碼盤，每轉輸出10個脈沖，輸入給計數單元CJW-CT021。

◆系統的軟件設計

本系統的主要功能都是由PLC來實現的，當滿足風力機起動條件時，PLC發出指令使葉片槳距角從90°勻速減小 ；當發電機并網后PLC根據反饋的功率進行功率調節，在額定風速之下保持較高的風能吸收系數，通過調整槳距角使輸出功率保持在額定功率上。在有故障停機或急停信號時，PLC控制電磁閥J-A和J-C打開，J-B關閉，使得葉片迅速變到槳距角為90°的位置。

風力機起動時變槳控制程序流程如圖4所示。當風速高于起動風速時PLC通過模擬輸出單元向比例閥輸出1.8V電壓，使葉片以0.9°/s的速度變化到15°。此時，若發電機的轉速大于800r/min或者轉速持續一分鐘大于700r/min，則槳葉繼續進槳到3°位置。PLC檢測到高速計數單元的轉速信號大于1000r/min時發出并網指令。若槳距角在到達3°后2分鐘未并網則由模擬輸出單元給比例閥輸出-4.1V電壓，使槳距角退到15°位置。

發電機并上電網后通過調節槳距角來調節發電機輸出功率，功率調節程序流程圖如圖5所示。當實際功率大于額定功率時，PLC的模擬輸出單元CJ1W-DA021輸出與功率偏差成比例的電壓信號，并采用LMT指令使輸出電壓限制在-4.1V（對應變槳速度4.6°/s）以內。當功率偏差小于零時需要進槳來增大功率，進槳時給比例閥輸出的電壓為1.8V（對應變槳速度0.9°/s）。為了防止頻繁的往復變槳，在功率偏差在±10kW時不進行變槳。

1762-OB16 
Shimadzu part 228-33996-91 
 
 
Motorola SMM712-129 ARU 408091668 
 
 
HV# Mitsubishi Melsec A2USCPU 
 
 
Toyoko TX-450E & sierra 830L-2-OV1-E-V4 
 
 
Toyoko TX450E & Sierra 830-L-2-SX-E-SO 
 
 
Omron NT31C-ST141-V2 
 
 
Siemens PL EA 344204-02 TZ 
 
 
Berger SIG positec VRDM 564/50 LNA 
 
 
Siemens PL EA 321736-04 TZ 
 
 
Siemens PL EA 334641-01 TZ 
 
 
H# Keyence BL-830 
 
 
Siemens PL EA 344206-04 TZ 
 
 
Siemens PL EA 344206-04 TZ 
 
 
Siemens PL EA 1 00329698 
 
 
Siemens L & A EA 00329699-UM72 
 
 
Siemens L & A EA 00329699-UM72 
 
 
IDEC MK745-0A01 Plasma display NEW 
 
 
Omron ZS-HLDC head & ZS-LD80-F sensor 
 
 
HV# Mitsubishi Melsec A2SHCPU 
 
 
Motorola MVME 147-022 01-W3347-13A
 
 
 
 
Mitsubishi A2NCPUP21 A2NCPU P21 with A3NMCA4 
 
 
Fastec OSM-T3 IO-Ident 4 A/N: 500299 
 
 
Keyence BL-U2 
 
 
JDS uniphase 2214-30SLQTA 458-515nm 
 
 
Omron C200HX-CPU65-Z COM04-V1 CLK21 SRM21-V1 DRM21-V1 
 
 
INTEG DC3 HCP-CTUT-TT 
 
 
Arcom control systems PCAD12/16H 
 
 
Omron C200HE-CPU32-Z COM04-V1 C200HW-CLK21 NC413 PLC 
 
 
Staefa control system PRU 
 
 
Omron C200H-MC221 C200H-AD003 C200H-ID217 OD219 PLC 
 
 
Siemens 6ES7120-0AH01-0AA0 & 6ES7121-1BB00-0AA0 
 
 
Heidenhain EXE610C Id.Nr. 263 383-01 EXE 610C 
 
 
HV# UT6 handy terminal teach pendant UT6-AY312 V1.21 
 
 
HV# Carl Zeiss 50 use in OPMI1-FC 
 
 
Orthodyne electronics 171562 Rev. B 
 
 
Themis TSVME 120E 
 
 
Orthodyne computor controlled generator 160713-2/H 
 
 
HV# Tamagawa attenuator TRA-108 
 
 
Mitsubishi A2NCPUP21 A2NCPU P21 with A3NMCA8 
 
 
Sensadyne surface tensiometer QC6000 
 
 
Orthodyne electronics 160752 Rev.A 
 
 
Orthodyne electronics 171507 Rev. M 171507/M 
 
 
Orthodyne electronics 171552 
 
 
Orthodyne electronics 160732/C 
 
 
Orthodyne electronics 171532 Rev. B 
 
 
HV# Siemens simatic TI555 555-1102 
 
 
Keyence N-48 NIB 
 
 
Sunx M-DW1 wafer mapping sensor 
 
 
Artikel Nr. 931.182/6 
 
 
London electronics IL-P-R-95-265 
 
 
Siemens simatic 386/ATM 505-ATM-4120 505/ATM 
 
 
Artikel NR. 931.057/1 
 
 
Artikel NR. 931.184/1 
 
 
Siemens SD EA repick controller unit P/N: 00732029-01 
 
 
Siemens 6ES7 321-1BH01-0AA0 6ES7321-1BH01-0AA0 SM321 
 
 
Keyence KV-40DR & KV-U3 
 
 
Power supply for laser head HP5517 series & cable 10881 
 
 
Rochester DPMS KYZ 4-20mA DPMS-1.5 & DPMS-D 
 
 
Mitsubishi input/output unit A1SH42 
 
 
TDK M8391C 
 
 
JDS uniphase 2500 remote interface 
 
 
MFC TC FC-PA7800c 300SCCM GAS: 2.7%C2H4/He 
 
 
Keyence KV-U3 
 
 
Keyence KV-U3 

1762-OB16