欧亮亮
摘 要：通过对国产化的GE1.5MW双馈机组故障及设备配置进行分析研究，使国内企业使用先进的技术及设备对GE风机运营起到维护作用，降低GE风机的维护成本，以此来促进国内风电行业的发展，并提高GE风机的使用率。
关键词：风力发电 双馈机组 控制系统国产化改造
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0063-02
将进口设备的某些部件或者是控制系统改造成国内的部件，来降低设备的维护成本，促进国内设备的发展，并支持国内企业的发展，来提高企业的效益。国内GE1.5MW双馈机组零件采购困难，导致维修的成本较高，并且机组的老化，导致维修的次数增多，所以GE1.5MW的国产化改造具有很重要的意义。不仅能够打破国外GE零件技术的垄断，还可以将我国企业技术能力提高。
1 GE双馈风力发电机组
从相关的GE风机故障可知，出现故障的地方主要是控制系统和变桨系统，当然还有变频器，风机维修人员在日常工作中大部分时间是在处理风机报出的电气问题。针对这种情况如果将国产化改造的系统控制和变桨电气系统还有变频器来替换GE风机中容易出现故障的电气系统，来减少故障的出现。
2 GE风机中主控系统
GE風机中的主控系统有塔基控制柜、机舱控制柜、传感器、电缆，其中塔基控制柜将巴赫曼PLC作为风机控制器来安装在其中，并且还安装了一台用于显示各种风机信息的电脑，如各种参数、运动状态、故障信息等，同时塔基控制柜还安装了电网测量板，对电流、功率等进行测量。机舱控制柜中有PLC点数字量、模拟输入输出模块和电机的接触器。由于GE风机没有存在独立的安全控制系统，所以在运行的过程中存在一定的风险，所以应建立一个独立健全的安全防护系统，可将PLC控制系统进行国产化改造。通过对GE的运行情况、故障情况等进行研究，对国外的控制系统引进并进行改造，根据国内的风电产业的实际情况，来提供完善的国产化改造，来确保风电机组的正常运行。
3 GE中的变桨系统
GE风机使用的变桨系统是SSB变桨系统，但目前SSB已停产，导致备件需求出现问题。变桨结构系统中存在中央控制柜、轴柜、电池柜和变桨机，而电池柜中又安装铅酸电池，作用是在变桨系统发生故障或者是电网掉电的情况下能够给变桨机提供电源，来完成紧急的顺桨，协助风机能够安全停机。这样可将国内的一套变桨系统与GE风机变桨系统完全相同时，来进行风机的使用，以此来进行变桨系统的国产化改造，提高国人创新技术的能力。
4 GE中的变频器
变频器将励磁电流进行调节，让发电机的定子电压能够达到并网的条件，以此来实行发电机并网的情况。双馈机组中的变频器目前国内已经能够生产出来，所以国内产品来替代GE中风机的变频器，是可以实行的。
5 国产化改造变桨系统
风机中的变桨系统有两个作用，一个是对叶片的角度进行调节，并对风机的转速进行控制，在大风的时候能够让风机的转速保持着恒定的状态，以此来减少对风能的减少，另一个是当作风机主刹车的系统，通过对叶片的紧急顺桨来让风机能够快速地停止工作。在GE风机中安装的SSB变桨需要通过变桨控制器以及PLC通讯，以此来传递变桨系统中的各种数据，接收了并将命令执行于PLC。国产改造中的SM系统即永磁同步电动机提供了最轻便体积小巧，性能最佳的特性，并且其他的在动态上也没有办法超过这个系统，还有ASM系统也就是交流异步电动机也是提供了类似的解决方案，可与电源直接连接，实现额外保护的作用，同时具有免去维修和坚固耐用的功能，串励异步电动机即DC系统能够最大限度地提供额外的安全性，虽然可以用电池电压来直接地运行电动机，但是还是需要最大限度的额外电路系统，让高直流的电压通过接触器来接通。
6 国产化改造变频器
双馈发电系统中的发电系统是变速恒频风力，在电网运行前将发电机投入其中，为了避免出现电冲击以及机械冲击的情况，应将发电机端和电网端的各相电动势的瞬时值达成一致。双馈发电机在运行的时候，突然出现电网电压降低的情况，使发电机的电子出现电流激增的情况。在电网故障或者电网电压跌落的工况下，主功率旁路迅速关断，由支持回路在电网端口输出无功率用以支撑电网电压[1]。而ABB变频器有网侧变流器控制单元（RDCU）和机侧变流器控制单元（NDCU），禾望变频器在运行过程中，将输入的三相交流电整流通过网侧模块的作用为变流器的直流母线所需要的直流电。GE风机中的原变频器ABB在安装使用中，断路器需要在一定次数后进行严格的检查维修，而禾望变频器在维护工作上的次数较少，所以在一定的程度上禾望变频器占有一定的优势。
7 国产化改造主控系统
为了节约成本，PLC硬件的模块不改变，将主控系统进行国产化改造。由于对变桨系统和变频器进行更换，所以需要对主控和变桨系统以及主控和变频器建立通讯协议，建立后对风机进行程序开发来完善国产化改造。通过在硬件及软件上进行通讯协议的建立，并将变桨系统及禾望变频器通讯协议中所定义的变量添加到系统配置的控制中，以此来完成风机的组态。将PLC中的一系列程序模块来进行开发，对模块进行设计检测，检测后试运行。
8 国产化改造GE的可使用性
对GE风机中的部分零件进行国产化的改造。如对单台GE风机改造后，可大大提高机组的发电量和运行可靠性，在3年左右可收回投资成本，如果批量对运行不稳定成本高的进口机组进行改造[2]，并且将企业购买国外设备所使用的资金有所降低，对设备在运行中的检测维护以及设备相关技术进行了解，增强国内相关人员对技术的了解掌握。而对于国内发电企业来说，在进行国外产品设备零件国产化改造后，不管是对于设备零件还是在其他方面都是很合算的，不仅可以将风机中旧的零件及时更新替换，同时也能够为旧风机中缺乏的零件找到一个良好的解决方法，大大降低了设备的维修购买成本，将设备的使用率提高。
通过对GE1.5MW双馈机组中的主控系统、变桨系统和变频器进行分析研究，并进行国产化改造，国产化改造后用国内公司的零部件以及国内的技术来实现对GE风机的维护，打破国外技术以及产品垄断中国市场风电运维状态，同时将风电运维的成本降到最低，来促进国内风电行业的可持续发展，并且提高风电的可利用率。
参考文献
[1]陈林，王江城.一种简单的双馈风电机组的低压穿越改造装置研究[A].中国农机工艺协会风能设备分会.技术交流.上海：风能产业[C].2015：50-54.
[2]胡永强.GE1.5MW双馈机组控制系统国产化改造的应用研究[D].华北电力大学，2015.endprint
