|
———— PULS普尔世电源CT5.241 & PAS395用于风力发电机变桨控制系统
［编辑简介］：本文介绍普尔世提供的风力发电机变桨控制系统电源解决方案。系统由输出为24Vdc的DC/DC电源CT5.241（或CT10.241）及超级电容充电器PAS395构成。文章分析了系统需求及实现方式，给出主要产品的性能参数。
［摘要］：风力发电整机电控部分包含下面几个部分：主控系统、变桨控制系统和变流器。变桨控制系统，顾名思义，用来控制并变换叶片（桨叶）的角度以在不同的风速下达到最优的风力发电功率；在风况较为恶劣时，其控制桨叶的角度以使风力发电机能够安全可靠地运行，保护风机。此外，变桨控制系统必须要能够保证在电网断电或者风机出现其它故障时仍能控制桨叶顺桨以保护风机。
［关键词］：PULS普尔世、风力发电、变桨控制系统、后备电源、蓄电池
变桨控制系统是通过改变叶片迎角，实现风机的功率控制。具体说，就是通过在叶片和轮毂之间安装的变桨驱动电机带动回转轴承转动从而改变叶片迎角，由此控制叶片的升力，以达到控制作用在风轮叶片上的扭矩和功率的目的。变桨控制系统作为风力发电机的基本控制系统，有如下三个主要任务：
1. 调整叶片迎角以获得适当功率的电力；
2. 通过调整叶片角把叶片的转动速度控制在一定的速度上；
3. 当风机出现其它故障时，使用备用电源作为动力驱动变桨电机使叶片安全顺桨。
由此可见，控制电机使叶片实现转动的是电机的驱动装置，其组成部分如下图示：
图1 变桨电机驱动装置的示意图
上图1中的4个组成部分（除变桨马达外）及各自的作用：
1.整流器 — 将通过滑环传输到变桨控制系统中的三相交流电压转换为直流电压，给后级的变频器提供输入电压；
2.变频器 — 变频以驱动变桨马达完成对叶片迎角的控制；
3.后备电源 — 当电网电压跌落或者断电时，或者风机发生其它故障启动安全链时，需要后备电源（常见铅酸电池组或超级电容组）来给变频器提供直流电压，实现叶片安全顺桨，达到安全运行的目的；
4.充电器 — 当电网电压正常时，给后备电源充电。
变桨控制系统中除了上述4个重要的组成部分之外，还有一个24Vdc控制电源，为变桨柜中的PLC、数字量输入/输出、控制继电器、感应开关等负载提供24Vdc工作电压。
一般地，24Vdc的工作电压是通过如下方式实现的：
图2 变桨控制系统中的24Vdc供电方案
将DC/DC直接接在变桨柜中的后备电源上，将后备电源直流电压转换为24Vdc电压来提供给负载供电。选择此DC/DC电源时要注意的地方在于：其shut-down电压要低于变频器的关断电压，这样才能实现安全控制，使叶片实现安全顺桨。
在这种方案中，PULS普尔世可为客户提供不同功率的24Vdc电源，实现高可靠性24V电源解决方案，尤其是DC/DC电源CT系列（含CT5.241和CT10.241），其主要的参数如下：
-可交流/直流转换或直流/直流转换
-直流输入范围：370~780Vdc，shut-down电压为260Vdc
-24Vdc输出，有24V/5A及24V/10A两款电源可选
-宽度只有40mm（CT5.241）和62mm（CT10.241）
- 效率高达90.2%（CT5.241）和92.9%（CT10.241）
-环境温度<45°C时，120%的持续过载能力
-主动式输入浪涌电流抑制
-允许工作温度范围：-25°C…+70°C（>60°C需降额）
-允许工作海拔高度：<6 000m（>2 000m需降额）
-可DIN导轨安装，亦可侧面安装，或墙面螺丝固定安装
-CE/UL/GL等认证
-3年质保期
除可提供24Vdc电源之外，在后备电源为超级电容的变桨柜中，PULS普尔世还可以提供其高可靠性的超级电容充电器PAS395，该款充电器有如下特点：
-单相交流输入，输入范围：176~264Vac
-充电终止电压360~460Vdc可调
-充电电流>2.5A，可在6分钟内充满450V/2F的电容模组
-允许工作温度范围：-40°C…+65°C
-允许工作海拔高度：<6 000m，无需降额
-重量轻，适应强烈的振动和冲击
-内置智能风扇，可适合在任何安装方向
-转换效率高达94%
-智能充电管理，进一步降低散热
-超过100万小时的平均无故障时间（MTBF）
-超过10年的使用寿命预期
-可插拔、弹压式接线端子
-完备的远程监控及故障诊断
-CE/GL认证
随着目前单台风机的功率级别越来越高，以及海上风机逐渐成为一个趋势，使用超级电容作为变桨控制系统的后备电源的应用也越来越多。因为相比使用铅酸电池作为后备电源的做法，使用超级电容的优点在于：第一、可耐受的工作温度范围宽泛，无需加热措施；第二、使用寿命更长；第三、维护成本低；第四、体积小、重量轻。
PULS普尔世可提供输出为24Vdc的DC/DC电源CT5.241（或CT10.241）及超级电容充电器PAS395，可以为您的变桨控制系统提供高可靠性的电源解决方案。
|