3、风电控制系统辅助设备逻辑

(1)发电机系统

监控发电机运行参数，通过3台冷却风扇和4台电加热器，控制发电机线圈温度、轴承温度、滑环室温度在适当的范围内，相关逻辑如下：

当发电机温度升高至某设定值后，起动冷却风扇，当温度降低到某设定值时，停止风扇运行;当发电机温度过高或过低并超限后，发出报警信号，并执行安全停机程序。

当温度越低至某设定值后，起动电加热器，温度升高至某设定值后时，停止加热器运行;同时电加热器也用于控制发电机的温度端差在合理的范围内。

(2)液压系统

机组的液压系统用于偏航系统刹车、机械刹车盘驱动。机组正常时，需维持额定压力区间运行。

液压泵控制液压系统压力，当压力下降至设定值后，启动油泵运行，当压力升高至某设定值后，停泵。

(3)气象系统

气象系统为智能气象测量仪器，通过RS485口和控制器进行通讯，将机舱外的气象参数采集至控制系统。

根据环境温度控制气象测量系统的加热器以防止结冰。闪光障碍灯控制，每个叶片的末端安装闪光障碍灯，在夜晚点亮。机舱风扇控制机舱内环境温度。

(4)电动变桨距系统

变桨距系统包括每个叶片上的电机、驱动器、以及主控制PLC等部件，该PLC通过CAN总线和机组的主控系统通讯，是风电控制系统中桨距调节控制单元，变桨距系统有后备DO顺桨控制接口。

(5)增速齿轮箱系统

齿轮箱系统用于将风轮转速增速至双馈发电机的正常转速运行范围内，需监视和控制齿轮油泵、齿轮油冷却器、加热器、润滑油泵等等。

当齿轮油压力低于设定值时，起动齿轮油泵;当压力高于设定值时，停止齿轮油泵。当压力越限后，发出警报，并执行停机程序。

齿轮油冷却器/加热器控制齿轮油温度：当温度低于设定值时，起动加热器，当温度高于设定值时停止加热器;当温度高于某设定值时，起动齿轮油冷却器，当温度降低到设定值时停止齿轮油冷却器。

润滑油泵控制，当润滑油压低于设定值时，起动润滑油泵，当油压高于某设定值时，停止润滑油泵。

(6)偏航系统控制

根据当前的机舱角度和测量的低频平均风向信号值，以及机组当前的运行状态、负荷信号，调节CW(顺时针)和CCW(逆时针)电机，实现自动对风、电缆解缆控制。

自动对风：当机组处于运行状态或待机状态时，根据机舱角度和测量风向的偏差值调节CW、CCW电机，实现自动对风。(以设定的偏航转速进行偏航，同时需要对偏航电机的运行状态进行检测)自动解缆控制：当机组处于暂停状态时，如机舱向某个方向扭转大于720度时，启动自动解缆程序，或者机组在运行状态时，如果扭转大于1024度时，实现解缆程序。

(7)大功率变流器通讯

主控制器通过CANOPEN通讯总线和变流器通讯，变流器实现并网/脱网控制、发电机转速调节、有功功率控制、无功功率控制：

并网和脱网：变流器系统根据主控的指令，通过对发电机转子励磁，将发电机定子输出电能控制至同频、同相、同幅，再驱动定子出口接触器合闸，实现并网;当机组的发电功率小于某值持续几秒后或风机或电网出现运行故障时，变流器驱动发电机定子出口接触器分闸，实现机组的脱网。

发电机转速调节：机组并网后在额定负荷以下阶段运行时，通过控制发电机转速实现机组在最佳λ曲线运行，通过将风轮机当做风速仪测量实时转距值，调节机组至最佳状态运行。

功率控制：当机组进入恒定功率区后，通过和变频器的通讯指令，维持机组输出而定的功率。

无功功率控制：通过和变频器的通讯指令，实现无功功率控制或功率因数的调节。

(8)安全链回路

安全链回路独立于主控系统，并行执行紧急停机逻辑，所有相关的驱动回路有后备电池供电，保证系统在紧急状态可靠执行。

五、结束语

风电作为绿色可再生能源近年来受到了国家产业政策的大力扶持，科远成立风电事业部从事风电控制系统的研究也正是在这个大背景下提出。我国目前在风力发电机、变速齿轮箱以及叶片等制造技术方面取得长足进步，但是包括变速恒频控制系统、变桨系统、主控系统、接入系统以及风电场综合监控系统等在内的控制系统关键技术与国外还存在较大的差距，目前几乎全部从国外引进，而且国外厂商对某些关键技术还进行封锁。因此从打破国外技术垄断，保证国家电力安全和分享巨大的风电市场角度考虑，WPCS 风电控制系统的研制成功将具有极大的现实意义。