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'''直流变桨系统交流化改造技术应用案例'''“直流变桨系统交流化改造”技术应用案例, ， 在东方风电兆瓦级风力发电机组发展的早期，受制于 [[ 交流电机 ]] 变频驱动器技术及可靠性的限制，兆瓦级风力发电机组主要采用直流变桨技术。

在东方风电兆瓦级风力发电机组发展的早期，受制于交流电机变频驱动器技术及可靠性的限制，兆瓦级风力发电机组主要采用直流变桨技术。直流变桨系统电控部分主要由：变桨控制器（L+B或变桨PLC）、驱动器、 [[ 充电器 ]] 、变桨电机、刹车供电变压器<ref>[https://www.sohu.com/a/404918331_659516 变压器知识大全，绝对是最全最权威的讲解！]，搜狐，2020-06-30 </ref>、蓄电池组、AB编码器、控制继电器、控制接触器、过流保护断路器等部件组成；其集成度较低，随着机组运行时间增加，其稳定性也逐年降低，同时早期的变桨 [[ 系统 ]] 供应商也停止了对直流变桨系统的更新和服务；

风力发电机组的刹车功能主要是依靠系统收桨的气动刹车，所以变桨系统的稳定性是对整机安全性的重要保障。直流变桨系统外围电气 [[ 设计 ]] 复杂，正常变桨、低穿、紧急收桨分别有 [[ 电路 ]] 及相关器件，同时国内电网的不稳定性也加剧了电子元器件的老化、系统故障率升高；直流电机的碳刷需要定期维护、蓄电池每3.5年需要定期更换，这些都极大的增加了现场运维工作量和运维成本；

针对上述问题，东方新能科技开发出成熟的集成式交流变桨系统替换原1.5MW老机组的直流变桨系统，该系统适用于风轮 [[ 直径 ]] 不大于89米的东方风电直流变桨系统。

直流变桨系统交流化改造项目，已在中卫香山风场完成1台样机挂机 [[ 工作 ]] ，批量项目已在大唐云南丘北赶马路风场完成13台机组改造，改造后机组运行良好，整体故障率下降80%。

方案采用集成式交流变桨驱动器，其硬件集PLC控制器、 [[ 充电器 ]] 、开关电源以及丰富的I/O接口等功能于一体，后备电源采用环境适应性更强的超级电容，变桨电机采用自然冷却型交流永磁同步电机，同时应用无风扇免维护设计，改造后系统具有高安全性、高可靠性、高集成度等优点。

系统具备风轮超速保护、双冗余硬件 [[ 安全 ]] 链功能，安全性进一步提升

基于多重冗余 [[ 设计 ]] 理念，平均无故障运行时间达20000小时以上

支持多种通讯协议，满足 [[ 客户 ]] 需求

通过技术改造，可以消除诸多安全隐患，提升客户满意度，避免事故发生，为客户创造了 [[ 社会效益 ]] ，同时可降低客户每年备件采购费用50%，整体降低变桨系统故障率80%。

1 电机刹车 [[ 电源 ]] 模块 有 无 驱动器

超级电容相较于蓄电池<ref>[http://news.sohu.com/a/584450650_121124371 蓄电池维护——蓄电池的基本构造和原理] ，搜狐，2022-09-12 </ref>使用寿命更长、充电次数更多、充电时间更短、且放电能力不受低温影响，故障率更低（正常温度环境下充放电次数达50万次），在风机 [[ 寿命 ]] 期内无须再次更换。

变桨系统安全保护采用内部安全链和外部安全链结构，安全性能更高。外部安全链对应风机主安全链（主控EFC）回路，进行硬件紧急停机控制；内部安全链独立于风机主安全链回路对变桨滑环超速保护、驱动器安全信号、 [[ 软件 ]] 看门狗等可能导致严重后果的故障点进行监控。无论是内部安全链还是外部安全链故障，变桨系统驱动器急停信号均能被触发，完成独立顺桨，实现紧急停机。同时：主控下发给变桨的软硬件EFC指令及变桨控制器给驱动器的软硬件EFC指令均冗余。驱动器内部具备自己的安全链设计，当驱动器故障后（包括驱动器检测到通讯故障），驱动器独立収桨，其它轴由于安全链断开，同时触发収桨。

变桨系统具备自诊断及保护 [[ 功能 ]] ，能实时诊断设备的故障或异常情况，对出现的故障进行处理，按照不同的故障等级实现可靠顺桨，同时有完善的事故存储记录信息，便于故障诊断查询；提高了风力发电机组变桨控制系统安全可靠性，降低设备缺陷率，进一步提高设备可利用率及安全可靠性，确保风电场安全、稳定运行。

改善劳动 [[ 环境 ]] 和条件，减少人员攀爬风机次数，进入轮毂次数，降低潜在的安全风险；

===创新性 ：===

由于改造后变桨系统采用CAN通讯，而早期主控系统多为RS485通讯，为实现交流变桨系统与原配套的主控系统在通讯协议、控制 [[ 逻辑 ]] 、DIO接口等方面的全面匹配，方案采用硬接点功能转接配合通讯协议转换的型式实现主控与变桨系统运行控制匹配。

东方风电机组的直流变桨系统超过5000套，并且整个市场直流变桨系统存量超过万套，目前，直流变桨系统交流化改造已成为风电后市场改造主流项目，改造预期市场效益可观。受限于早期各 [[ 品牌 ]] 直流变桨系统设计方向的差异，改造采用的器件需要特殊定制，增大了改造的难度与 [[ 成本 ]] 。