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摘 要：本文通过总结风力发电机组调试当中的实际经验，介绍了风力发电机组的变桨系统，以及现场调试过程中发现的问题及故障处理过程，对一些常见变桨系统故障进行了介绍。
关键词：风力发电机组、变桨、调试、故障
一、引言
本文所介绍的变桨系统，控制采用的是SSB的硬件和软件系统，采用最先进的电动变桨控制，提高了系统的可靠性，降低了维护成本。主要由3个轴柜，3个电池柜组成。
二、变桨系统的工作原理
1、变桨系统桨距的调节方法
当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到-0.5度，使叶轮具有最大启动力矩，直到机组达到切入转速并网发电。
在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在-0.5度位置不变，不做任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使发电机的输出功率保持在额定功率。
2、顺桨停机保护
变桨系统不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，还实现了风力发电机组的刹车系统。在正常停机和快速停机的情况下，变桨系统将桨叶变桨到89.5度，使叶轮逐渐停转。
3、变桨启动和运行内部动作逻辑简介
（1）主控首先给变桨系统Bypass信号；
（2）各触点开始动作，MPC得电，RFG使能有效，表示可以启动变频器；
（3）RFG使能信号有效后，MPC给出刹车释放命令（24V）；
（4）继电器动作，将电池直流电源加载到变频器直流母线和DC/DC电源上，也即是加载后备电池；
（5）主控发送变频器启动命令（Converter On），变频器开始预充电，当直流母线电压大于规定值后，继电器动作，给变频器供电；
（6）变桨系统启动后反馈3个轴柜刹车释放成功信号，主控开始发送角度命令，变桨就开始按照命令动作，离开限位开关后释放Bypass信号，保证在紧急顺桨情况下第一个限位开关起保护作用。
三、变桨系统的调试
变桨的调试分为单体调试和联调，以下主要介绍调试过程中的检查项目。
1、通电前检查
主要检查控制系统内各部件固定，接地网连接可靠，内部电源回路连接正确，通信线缆或光纤连接正确，检查柜内连接线绝缘良好。
2、通电后检查
（1）通电后，逐级、逐个开关合闸，并测量、检查、记录开关出口端电压。
（2）用笔记本连接MPC 设定各项参数。
（3）为确保系统内程序正常，可对系统内各程序进行重新安装确保程序的完整性。
（4）检查限位开关安装位置是否正确。
四、变桨系统调试过程中的故障及处理办法
我们在变桨系统联调过程中会遇到很多问题，常见的有温度检测问题、通讯问题、润滑问题以及电机、轴承方面的机械问题。通讯问题出现最为频繁，引发该问题的因素也有很多，通常是由于通讯模块损坏、哈听头内部插针缩针、滑环内部刷针接触不好、接线松动等造成的。还有一个因素很重要很容易被忽视，那就是屏蔽层的处理。
屏蔽的作用是将电磁场噪声源与敏感设备隔离，切断噪声源的传播路径。屏蔽分为主动屏蔽和被动屏蔽，主动屏蔽目的是为了防止噪声源向外辐射，是对噪声源的屏蔽；被动屏蔽目的是为了防止敏感设备遭到噪声源的干扰，是对敏感设备的屏蔽。
屏蔽电缆的屏蔽原理是在电缆外面加多一层或两层铝箔，利用金属对电磁波的反射、吸收和趋肤效应原理（所谓趋肤效应是指电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布，频率越高，趋肤深度越小，即频率越高，电磁波的穿透能力越弱），有效的防止外部电磁干扰进入电缆，同时也阻止内部信号辐射出去，干扰其它设备的工作。
实验表明，频率超过5MHz的电磁波只能透过38€%em厚的铝箔。如果让屏蔽层的厚度超过38€%em，就使能够透过屏蔽层进入电缆内部的电磁干扰的频率主要在5MHz以下。而对于5MHz以下的低频干扰可应用双绞线的平衡原理有效的抵消。
我们的通讯线屏蔽层多数采用的是金属网屏蔽层，因为它具有较低的临界电阻，对电磁干扰具有比较好的抵抗作用。
屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收而产生的，而是由于屏蔽层的接地产生的，接地的形式不同将直接影响屏蔽效果，对于电场、磁场屏蔽层的接地方式有不接地、单端接地和双端接地三种。所以我们遇到的通讯问题基本都是由于屏蔽层的接地不好导致的。我们的变桨通讯线屏蔽层的接地方式为双端接地。
所以在遇到变桨通讯故障时，我们首先要排除是不是硬件问题，然后在检查屏蔽层，检查时我们可从以下两个方面着手：
1、检查DP投内部，查看屏蔽层是否与通讯线芯有接触，若有接触，进行处理；
2、检查两端接地是否得当。
五、调试过程分析
风机控制调试过程，主要要注意不要有漏项，严格按照调试大纲一步步往下走。调试过程中出现的问题大部分是由于接线错误或接线接触不良引起的，很少是由于元件损坏引起的，因此出现问题，应首先考虑接线检查。控制通信问题多是由于软件设置引起，例如拨码、跳线等，因此，出现问题应首先检查各参数设定是否正确，检查程序是否完整。
总之，风机调试要做到细致入微，做到按部就班，不可操之过急，以免因为疏漏造成风机故障。
参考文献：
[1] SSB变桨系统操作和维护说明书
作者简介： 赵明生（ 1980 - ） ，男，山西太谷人，工程师，主要从事项目管理工作。
关键词：风力发电机组、变桨、调试、故障
一、引言
本文所介绍的变桨系统，控制采用的是SSB的硬件和软件系统，采用最先进的电动变桨控制，提高了系统的可靠性，降低了维护成本。主要由3个轴柜，3个电池柜组成。
二、变桨系统的工作原理
1、变桨系统桨距的调节方法
当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到-0.5度，使叶轮具有最大启动力矩，直到机组达到切入转速并网发电。
在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在-0.5度位置不变，不做任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使发电机的输出功率保持在额定功率。
2、顺桨停机保护
变桨系统不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，还实现了风力发电机组的刹车系统。在正常停机和快速停机的情况下，变桨系统将桨叶变桨到89.5度，使叶轮逐渐停转。
3、变桨启动和运行内部动作逻辑简介
（1）主控首先给变桨系统Bypass信号；
（2）各触点开始动作，MPC得电，RFG使能有效，表示可以启动变频器；
（3）RFG使能信号有效后，MPC给出刹车释放命令（24V）；
（4）继电器动作，将电池直流电源加载到变频器直流母线和DC/DC电源上，也即是加载后备电池；
（5）主控发送变频器启动命令（Converter On），变频器开始预充电，当直流母线电压大于规定值后，继电器动作，给变频器供电；
（6）变桨系统启动后反馈3个轴柜刹车释放成功信号，主控开始发送角度命令，变桨就开始按照命令动作，离开限位开关后释放Bypass信号，保证在紧急顺桨情况下第一个限位开关起保护作用。
三、变桨系统的调试
变桨的调试分为单体调试和联调，以下主要介绍调试过程中的检查项目。
1、通电前检查
主要检查控制系统内各部件固定，接地网连接可靠，内部电源回路连接正确，通信线缆或光纤连接正确，检查柜内连接线绝缘良好。
2、通电后检查
（1）通电后，逐级、逐个开关合闸，并测量、检查、记录开关出口端电压。
（2）用笔记本连接MPC 设定各项参数。
（3）为确保系统内程序正常，可对系统内各程序进行重新安装确保程序的完整性。
（4）检查限位开关安装位置是否正确。
四、变桨系统调试过程中的故障及处理办法
我们在变桨系统联调过程中会遇到很多问题，常见的有温度检测问题、通讯问题、润滑问题以及电机、轴承方面的机械问题。通讯问题出现最为频繁，引发该问题的因素也有很多，通常是由于通讯模块损坏、哈听头内部插针缩针、滑环内部刷针接触不好、接线松动等造成的。还有一个因素很重要很容易被忽视，那就是屏蔽层的处理。
屏蔽的作用是将电磁场噪声源与敏感设备隔离，切断噪声源的传播路径。屏蔽分为主动屏蔽和被动屏蔽，主动屏蔽目的是为了防止噪声源向外辐射，是对噪声源的屏蔽；被动屏蔽目的是为了防止敏感设备遭到噪声源的干扰，是对敏感设备的屏蔽。
屏蔽电缆的屏蔽原理是在电缆外面加多一层或两层铝箔，利用金属对电磁波的反射、吸收和趋肤效应原理（所谓趋肤效应是指电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布，频率越高，趋肤深度越小，即频率越高，电磁波的穿透能力越弱），有效的防止外部电磁干扰进入电缆，同时也阻止内部信号辐射出去，干扰其它设备的工作。
实验表明，频率超过5MHz的电磁波只能透过38€%em厚的铝箔。如果让屏蔽层的厚度超过38€%em，就使能够透过屏蔽层进入电缆内部的电磁干扰的频率主要在5MHz以下。而对于5MHz以下的低频干扰可应用双绞线的平衡原理有效的抵消。
我们的通讯线屏蔽层多数采用的是金属网屏蔽层，因为它具有较低的临界电阻，对电磁干扰具有比较好的抵抗作用。
屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收而产生的，而是由于屏蔽层的接地产生的，接地的形式不同将直接影响屏蔽效果，对于电场、磁场屏蔽层的接地方式有不接地、单端接地和双端接地三种。所以我们遇到的通讯问题基本都是由于屏蔽层的接地不好导致的。我们的变桨通讯线屏蔽层的接地方式为双端接地。
所以在遇到变桨通讯故障时，我们首先要排除是不是硬件问题，然后在检查屏蔽层，检查时我们可从以下两个方面着手：
1、检查DP投内部，查看屏蔽层是否与通讯线芯有接触，若有接触，进行处理；
2、检查两端接地是否得当。
五、调试过程分析
风机控制调试过程，主要要注意不要有漏项，严格按照调试大纲一步步往下走。调试过程中出现的问题大部分是由于接线错误或接线接触不良引起的，很少是由于元件损坏引起的，因此出现问题，应首先考虑接线检查。控制通信问题多是由于软件设置引起，例如拨码、跳线等，因此，出现问题应首先检查各参数设定是否正确，检查程序是否完整。
总之，风机调试要做到细致入微，做到按部就班，不可操之过急，以免因为疏漏造成风机故障。
参考文献：
[1] SSB变桨系统操作和维护说明书
作者简介： 赵明生（ 1980 - ） ，男，山西太谷人，工程师，主要从事项目管理工作。