Lust变桨系统调试相关事项说明_更新
LUST风力发电机电气变桨经典培训案例讲解
• LUST变浆系统充电器 :
•电容和电池两用充电器：远自ＡＥＧ的品质
•REEnergy
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2020/11/2
LUST风力发电机电气变桨经典培训 案例讲解
• LUST变浆系统充电器 :
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•REEnergy
•电容和电池两用充电器功能：程序控制智能充电
•快速充电阶段：用大电流对电池进行充电以迅速恢复电池 电能，充电速率可以达1C以上，此时充电电压较低，但会 限制充电电流在一定数值范围之内。 • •补足充电阶段：相对于快速充电阶段，补足充电阶段又可 以称为慢速充电阶段。当快速充电阶段终止时，电池并未完 全充足，还需加入补足充电过程，补足充电速率一般不超过 0.3C，因为电池电压经过快速充电阶段后有所升高，并且 恒定在一定范围之内。
•与多个控制器厂家硬件和软件上合作合作 •Bachmann •Lenord & Bauer •Beckhoff
•REEnergy
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2020/11/2
LUST风力发电机电气变桨经典培训 案例讲解
• LUST变浆系统主控制器 :
•功能强大的 32位 通用目标控制器 •基于奔腾 x86 系列的结构 (带 FPU) •使用 x86 的编码发生器作为系统设备和 plc的编译器 •显示分辨率从320x240 到 1024x768 •模块化的硬件和软件结构 •无风扇 (底功耗), 无旋转介质 •运行标准的嵌入式操作系统 •强大的通讯接口cANopen, Profibus,DeviceNet,等
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2020/11/2
LUST风力发电机电气变桨经典培训 案例讲解
• LUST变桨系统专用伺服控制器 PITCHmaster :
LUST轮毂L+B变桨控制器端口说明
1变桨控制器端口说明1.1数字量输入其中各个端子信号中文解释如下：E1.1：GND 数字地。
E1.2：DE1.1 高电平时，变桨控制器中的控制流程才运行。
E1.3：DE1.2 高电平时，变桨控制程序才产生驱动。
E1.4：DE1.3 电池1充电继电器开关动作，高电平为电池1充电。
E1.5：DE1.4 电池2充电继电器开关动作，高电平为电池2充电。
E1.6：DE1.5 电池3充电继电器开关动作，高电平为电池3充电。
E1.7：DE1.6 电池充电测试信号。
其中各个端子信号中文解释如下（由于目前变桨系统为版本3，这里只对版本3的信号作解释）：E2.1~4.1：GND 数字地。
E2.2~4.2：DE2.1~4.1 高电平对应电机驱动器工作正常。
如该电平从高变低，变桨控制器不会停止整个变桨系统，只停止该故障电机。
E2.3：DE2.2 高电平对应电机风扇1~3全部处于启动状态。
E3.3：DE3.2 变桨超速信号，来自WP2039超速模块（测试发电机转速），低电平对应发生超速状态。
E4.3：DE4.2 保留。
E2.4：DE2.3 高电平对应电机1~3热敏电阻正常，即电机没有超温（没有超过150度）。
E3.4~4.4：DE3.3~4.3 保留。
E2.5~4.5：DE2.4~4.4 高电平分别表示电机1~3转子正常，即没有过流。
E2.6~4.6：DE2.5~4.5 高电平对应电池1~3电压正常。
E2.7~4.7：DE2.6~4.6 高电平表示桨叶1~3 91度限位被触发。
E2.8~4.8：DE2.7~4.7 高电平表示桨叶1~3 95度限位被触发。
E2.9~3.9：DE2.8~3.8 高电平表示充电设备1~2正常。
E4.9：DE4.8 高电平表示充环路正常。
1.2模拟量输入其中各个端子信号中文解释如下：E5.1：/AE1.4 电机1温度信号PT100输入。
E5.2：/AE1.4 电机1温度信号PT100输入。
E5.3：/AE1.5 电机2温度信号PT100输入。
Lust变桨系统调试相关事项说明_更新
Lust变桨系统调试说明1、操作说明：为确保系统调试安全，必须预先进行以下措施：①现场调试人员必须佩戴好安全帽；②400V电源的三相线、零线和地线必须可靠连接，避免缺相或漏接；③上电前确认主控箱和轴控箱的开关处于断开状态；④所有连接电缆连接正确（电机后面的编码器电缆号是S1、S2和S3；冗余编码器的电缆号是T1、T2和T3，若反接，会出现飞车故障）；⑤上电前将电机的轴键拆除或利用扎带将其捆扎牢固；⑥上电前确认电机与底座是否可靠固定；⑦电池箱箱盖闭合（完成检查）；2、系统紧急顺桨：①Profibus通信故障（或者不正常）；②Pitch Master故障；③电机侧编码器故障；④安全链信号输入无＋24V（硬输入点）；⑤未提供＋24COM(硬输入点)；⑥Emergency mode位为1；3、手动模式手动模式用于机械调零和现场安装调整用，转动速度为2.5度/秒。
手动模式前提条件：①手动模式信号为1（硬输入点），并观察主控箱的9A1的第8通道的灯是否点亮；②Profibus通信正常，或者短接17K7的13、14引脚；③Normal Operation Mode设置为0；④Emergency Mode位为0；⑤转动任一个桨叶时，另外两个桨叶为91度位置（或者通过关闭轴箱的电源模拟）；⑥轴箱电池开关处于断开状态；⑦手动旋钮的通道选择的0、1、2和3分别对应空档、轴控箱1、轴控箱2和轴控箱3；转动方向旋钮控制的是电机的正传和反转；4、自动模式自动模式必须满足以下条件：①先闭合主控箱的400V电源；②Profibus通信正常；③将Fault Reset置位1，然后置0；④闭合轴箱的电池开关和电源开关前确保通信的Emerge Mode（读）为0和Normal Operation Mode（写）为0；硬接点的Safety Signal（为高电平）、+24V和0V有正常连接，Manual Operation为0。
否则会出现飞车现象；⑤轴控箱上电顺序：先闭合电池开关（5Q1），然后闭合电源开关（6S1）。
LUST 变桨系统旁路限位开关超时故障分析
LUST 变桨系统旁路限位开关超时一、基本信息启动风机，桨叶无法开桨，主控报出旁路限位开关超时故障。
3、故障分析导致报出此故障主要有两方面原因：1、有一只或者多只叶片在上次故障停机时未到达限位开关位置。
图1 限位开关回路出现叶片无法压到限位开关，可能 A 编码器角度已经变化，即编码器反应的角度已经不是叶片的实际位置了。
必须确保风机在停机时，叶片在 92.5°前压到限位开关。
如果风机未收到“风暴位置反馈”信号，则风机在启动时不会发出“旁路限位开关”信号，致使压到限位开关的叶片无法离开限位开关，或者是叶片压限位开关角度过小，当叶片变桨到 90°仍然无法离开限位开关。
2、有一只或者多只叶片无法变桨。
图2 驱动回路主控给变桨的三个信号异常：A、正常变桨信号（主电源 OK 信号、MITA 等系统的 103 信号）：当此信号=0 时，将开始电池收桨。
故障表现有：启机时，叶片脱开限位开关后，马上收桨；正常运行时，报错桨角不一致、跟踪设定值超速等；B、旁路限位开关信号：风机启动时，此信号将=1，其他时间均等于 0。
故障表现有：启机时，若=0，风机无法变桨；正常运行时，若=1（进行了短接），叶片无法启动电池收桨；禁止将此信号常置为一（短接），后果严重。
C、Rpm OK 正常信号：风机快速收桨时，此信号将=0，其他时间均等于 1。
故障表现有：启机时，若=0，叶片达到 90°后不再动作；正常运行时，若=0，叶片开始快速收桨。
4、处理方法1、检查编码器数值未跳变，三面限位开关已经压在挡板上，并且查看变桨控制器显示叶片压限位开关角度在 91.6±0.3°内，属于为最佳位置。
所以排除第一种可能。
2、在主控柜打上人工维护开关，进入轮毂用变桨控制器变桨，但无法变桨。
根据前面分析我们分别测量图2中正常变桨信号、旁路限位开关信号和Rpm OK 信号（在变桨控制器DE3.3端口处）是否为24V，在测量时发现旁路限位开关信号为0V，有图3可知道打上维护开关时24V已经通过105端子送出，如果电压为零很可能是哪里接地了，于是我们从末端脱开线测量电压，也就是如图2中脱开3K1线圈上端的旁路限位开关信号线进行测量，发现有24V 电压。
调试大纲草稿版-变桨篇
我公司风力发电机组分别采用SSB和LUST公司生产的电动式变桨系统，分别对其进行介绍。
1 SSB变桨系统的调试1.1 系统上电在机舱闭合机舱柜中的开关202Q1（变压器690/400V，向轮毂供电）、203Q1（变桨的400V供电）和203F4（变桨的230V供电）。
在闭合开关之前，需要先在开关的上侧测量电源是否正常，如电压值是否正常，是否有缺相的情况等。
进入轮毂，打开变桨主控柜，确认电源是否已经供进来了，可以在1F2的上侧（2，4，6）检查400V，在2F5的5和1端子检查230V。
如果供电顺利供入主控柜，然后手动吸合2K1。
在主控柜中闭合开关1F2（向轴柜1供400V）、1F3（向轴柜2供400V）和1F4（向轴柜3供400V）。
依次闭合3个轴柜上的开关1Q1（向柜内供400V）。
1.2 系统校零在机舱柜中将24V接入EFC端子，在轮毂主控柜中的X6的2端子上检查24V是否进来。
EFC是在安全链闭合的情况下从机舱柜通过滑环给变桨系统的24V信号。
只有在EFC信号为高的情况下，变桨系统才能够进行变桨。
将24V 直接接入EFC端子，使变桨系统能够在安全链不闭合的情况下也能进行变桨。
对变桨系统进行校零，需要通信接口CIF 60-PB卡和调试程序Pitch Visu。
通信接口CIF 60-PB卡如图1所示。
图1 通信接口CIF 60-PB卡把Profibus的接线端子打到“ON”的状态，如图2所示。
图2 Profibus的接线端子将CIF 60-PB卡接出的红绿两根线接入主控柜中8F1的7和11端子，红线接入7端子，绿线接入11端子。
将CIF 60-PB卡插入笔记本电脑，找到驱动并安装。
找到Pitch Visu的安装文件SetupPitchVisu_FB_V20.exe并安装。
打开Pitch Visu，首先要选择控制器GEL 8230的Profibus从站地址，如图3所示。
图3 选择从站地址SSB变桨系统需要选择3。
LUST变桨初阶培训
1.2.1 伺服驱动器（pitchmaster）1A1
1A1 驱动器
1.2.2 加热/散热风扇
加热/散热风扇4R1
1.2.3 导向桥1G1、 400V/275VAC变压器1T1、二极管1V1、1Q2
电池电源开 关Q2
二极管1V1
导向桥1G1
1T1
1.2.4控制继电器
1.2.5电网 电压监控 继电器1A2、 电池电压
1.1.1开关电源2G1/3G1，电池充电接触器
开关电源2G1
开关电源3G1
电池循环充电接触器 12K1/13K1/14K1
1.1.2电源开关总成：400VAC、230VAC、200-230VDC、24VDC
1.1.3变桨控制器6A1、电池充电循环测试按钮6S1
Ｌ＋Ｂ
６Ａ１操作面板 及显示屏
循环充电 测试按钮
3.4手动变桨和叶片较零
3.4.1通讯建立OK的界面
3.4.2轮毂零度标记、叶片零位标牌
1.6变桨桨距调节机构介绍
2、变桨图纸解析 变桨系统电气原理图
2.1串励直流电机驱动回路解析
导向桥
2.2变桨运行模式回路解析 a、电网运行模式 a1、控制回路：3K1/3K4变桨轴控准备，3K2/3K7刹车控制继电器
a2、驱动回路
b、电池运行模式 b1、控制回路：3K1/3K4/3K2/3K7失电，3K5/3K3得电；
热继电器1F1 模式：自复位
备用电源回路40A 保险1F2
电流测量模块1P1
1.2.7轴控柜航空插头
变桨电机重载 插头：C插头
1.3电池柜+1BVA/+2BVA/+3BVA
电池柜实现的功能： 桨叶紧急收桨提供备用电源； E.ON运行模式提供备用电源； 主要元器件： 电池组（分3组，每组由6个12VDC铅酸蓄电池组成）、散热/ 加热风扇1R1、电池柜温度传感器1R2（+1BVA ）
LUST变桨系统原理介绍
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结构图讲解
➢ 主旋转编码器E1反馈位置信息；旋转编码器 E2与E1进行冗余比较；-4º及94º限位开关串 入PITCHMASTER使能信号，作为 PITCHMASTER失控的最后一道保护；旋转 编码器损坏时会触发91º限位开关。
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二 内部的通讯系统
➢ 1#柜中的6A3(EL6731)是变桨系统内部主站 （Profibus-Master），变桨系统内部有：3 个Pitchmaster、3个冗余旋编（E1、E2、 E3）、2个倍福模块BK3150。
三 工作模式介绍
变桨系统共分为５种状态模式 ➢ 模式0：待机模式。该模式下表明变桨系统PitchMaster准备就
绪、外围传感器状态正常、驱动与执行器正常待机。 ➢ 模式1：变桨模式。该模式下，变桨系统将通过Profibus DP总
线接收来自主控的变桨指令。并根据给定的位置、速度值驱动 变桨电机，直至到达位置目标值。 ➢ 模式2；急停模式1。该模式执行过程采用闭环急停控制。模 式2中，变桨速度为7°/s，停机位置87.5°。该模式在如下条 件成立时执行：主控通过Profibus DP总线给定紧急停机命令 或系统安全链故障。 ➢ 模式3：急停模式2。该模式执行过程采用开环控制，当变桨 系统发生主旋转编码器或变桨变频器电源故障时，系统将启用 该模式，以最快10 °/s的变桨速度顺桨，直至撞到91°限位 开关。 ➢ 模式4：维护模式。在该模式下可以分别对各桨叶进行手动变 桨。 变桨速度为1°/s。
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6.限位开关
➢ 系统在-4°、91°和94°分 别有3个限位开关，型号： XCK J H29。-1°限位开关 在系统中已经取消。
➢ -4°和94°限位开关串入 PITCHMASTER使能信号， 触发后，驱动器停止工作， 变桨电机也停止工作。
变桨安装调试系统及其操作方法
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风力发电机的变桨系统是控制叶片角度以适应风力变化的重要组成部分。
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Lust变桨系统调试说明
1、操作说明：
为确保系统调试安全，必须预先进行以下措施：
①现场调试人员必须佩戴好安全帽；
②400V电源的三相线、零线和地线必须可靠连接，避免缺相或漏接；
③上电前确认主控箱和轴控箱的开关处于断开状态；
④所有连接电缆连接正确（电机后面的编码器电缆号是S1、S2和S3；冗
余编码器的电缆号是T1、T2和T3，若反接，会出现飞车故障）；
⑤上电前将电机的轴键拆除或利用扎带将其捆扎牢固；
⑥上电前确认电机与底座是否可靠固定；
⑦电池箱箱盖闭合（完成检查）；
2、系统紧急顺桨：
①Profibus通信故障（或者不正常）；
②Pitch Master故障；
③电机侧编码器故障；
④安全链信号输入无＋24V（硬输入点）；
⑤未提供＋24COM(硬输入点)；
⑥Emergency mode位为1；
3、手动模式
手动模式用于机械调零和现场安装调整用，转动速度为2.5度/秒。
手动模式前提条件：
①手动模式信号为1（硬输入点），并观察主控箱的9A1的第8通道的灯是
否点亮；
②Profibus通信正常，或者短接17K7的13、14引脚；
③Normal Operation Mode设置为0；
④Emergency Mode位为0；
⑤转动任一个桨叶时，另外两个桨叶为91度位置（或者通过关闭轴箱的电
源模拟）；
⑥轴箱电池开关处于断开状态；
⑦手动旋钮的通道选择的0、1、2和3分别对应空档、轴控箱1、轴控箱2
和轴控箱3；转动方向旋钮控制的是电机的正传和反转；
4、自动模式
自动模式必须满足以下条件：
①先闭合主控箱的400V电源；
②Profibus通信正常；
③将Fault Reset置位1，然后置0；
④闭合轴箱的电池开关和电源开关前确保通信的Emerge Mode（读）为0
和Normal Operation Mode（写）为0；硬接点的Safety Signal（为高电平）、+24V和0V有正常连接，Manual Operation为0。
否则会出现飞车现象；
⑤轴控箱上电顺序：先闭合电池开关（5Q1），然后闭合电源开关（6S1）。
正常状态下电机会由于内部的电路的控制不会出现转动；
⑥自动控制是通过通信软件控制，先设置好控制桨叶的目标角度、转速（建
议为3度/秒以下）和加速度（建议0.5～2度/秒2），然后将Normal Operation Mode置1，启动自动模式；若要中途停止，只能通过以下任一方式：将Normal Operation Mode置0、将对应的91度限位开关触发和关闭轴控箱电源（6S1）；
5、限位开关
91度限位开关用于控制Pitch Master（主控变频器）的输出控制，当触发了该限位开关后，7K6复位，然后电机会停止，相对而言动作比较缓慢；
96度限位开关用于控制电机和Ptich Master的ENPO信号，当触发了该限位开关后，6K2和6K3复位，然后电机立即停止，相对而言动作比较迅速。
6、Bypass
Bypass信号是用于旁通2个限位开关触发了以后继续启动电机转动，有硬信号和软信号之分。
Bypass软信号是对应91度限位开关。
当91度触发了以后，利用通信将对应桨叶的Bypass信号置1，然后电机才可以往96度方向转动；而需要往0度方向转动不需要将对应桨叶的Bypass信号置1（实际上该Bypass信号用途不大）；
Bypass硬信号是对应96度限位开关，当96度触发了以后，利用硬结点的Bypass信号置1，然后电机只可以往0度方向转动；
7、温度预处理说明
根据通信中的所有温度值，需要在控制当中进行预处理，其温度的预处理值建议如下（根据Lust技术人员的建议）：
①Pitch Master停机温度值为80度；
②电机停机温度值为110度；
③电池极限温度值为60度；
④Heat Sink AX（X为1、2、3）极限温度值为90度；
8、参数比率说明
所有通信中读取参数的比率如下：
角度实际值=读取值/100.0
速度实际值=读取值/100.0
驱动电流实际值=读取值/100.0
所有温度实际值=读取值/100.0
所有通信中写入参数的比率如下：
角度写入值=角度实际值×100.0
速度写入值=速度实际值×100.0
加速度写入值=加速度实际值×100.0
9、通信说明
主控系统与Lust变桨系统是基于Profibus总线进行通信。
由于Lust的通信模块是EL6731-0010，属于倍福的标准Profibus从站模块，所以建议主站采用倍福的EL6731主站模块。
通信参数：站号11或者30；波特率建议在1.5Mbps以下；GSD配置直接引用倍福的标准Beckhoff Automation GmbH下的EL6731-0010；读取96字节；写入28字节。
通信过程中需要注意的问题：
①Lust变桨系统的主控箱上电通信成功后的初始20秒读取的值存在大量的
错误情况，建议先屏蔽这些值；
②部分参数，例如电机角度、驱动电流和温度等参数出现“零飘”现象非常
严重，必须进行阀值设置，建议是小于0xFDE8（65000）；
③通信中建议在写入帧的18.0位（HeartBeat）进行方波输出（周期为0.5
秒，占空比为50%），然后对读取帧中的58.0位（HeartBeat）进行判断，以确认通信是否正常（正常时返回的方波与输出一致）；
④通信的写入帧的18.6位（Reset Charger）不能写入，置为低电平；
⑤通信的写入帧的26.0、26.1和26.2位（分别为3组编码器的角度设置位）
不能长时间置高电平，建议持续时间短于0.5秒；
⑥若断电前任何一个轴控箱的2个编码器的角度值差值大于2度，那么重
新上电后将写入帧的18.5（Fault Reset）置高电平后复位，其2个编码
器同时置0度；
⑦2个限位开关与通信读取帧当中的信号不一定对应；
⑧每个轴控箱的2个编码器读取的值以电机后端的编码器为主。
10、其它情况说明
正常通信后，会出现电机内的温度稍高，属于正常现象。
Lust变桨系统没有照明控制电路，需要在主控柜内添加空气开关，提供230VAC连接至滑环供电。
然后引到变桨的主控箱内，添加6位接线端子，分别供三组230V的L、N线。
目前（截至2008-8-21）的Lust提供的电气原理图与实际的硬件存在相异之处，据说是版本未更新所致。
目前的Lust提供的4套变桨系统，当中的Pitch Master软件版本过高，与主控箱的CX9000通信过程中会出现若干问题，所以在安装和调试前必须要更改该软件版本和设置减速箱的比率（2级：191：1和139：15，所以设置为26549：15）。