当前位置: 风电网 » 风电运维 » 正文

GE风电机组变桨电池充电板故障分析与改造

日期:2016-04-20    来源:龙源风电青年运维技术创新  作者:张悦超等

国际风力发电网

2016
04/20
10:39
文章二维码

手机扫码看新闻

关键词: 风电运维 风电机组变桨

摘要:针对GE机组变桨电池充电板故障率高,且损坏后无法维修的问题,通过对电路原理图进行分析,发现了设计缺陷,并提出了电路改进方案,大幅度的降低了设备的故障率,保证了风电机组安全可靠运行。

前言

风电机组变桨系统的作用是依据风速的变化随时调节叶片的桨矩角,保证风电机组获取最大的能量,同时减少风力对机组的冲击。当机组突然停电时,变桨电池为叶片顺桨提供驱动力,避免叶片无法收回导致飞车。每台GE风电机组内部配备12块电池充电板,分别管理一块12V铅酸蓄电池。但在日常运行中,该电池充电板故障率较高,绝大多数情况下会导致主控制芯片短路,由于其内部装有控制程序,一旦损坏便无法维修,造成了较大的经济损失和风资源浪费。

一、电池充电板工作原理


图1 GE机组电池充电板
2.webp
图2 GE机组电池充电板工作原理图

GE机组变桨电池充电板如图1、2所示,230VAC由变压器后降为15VAC,一路经稳压管LM317变为+5VDC向控制部分提供工作电源,一路经MOS管给蓄电池充电。主控芯片MCU实时检测充电电压与充电电流,并间歇性的对电池放电进行容量检测。该电池充电板的工作模式分为两种:均充和浮充。

均充是指以定电流和定时间的方式对电池充电,充电快,充点电压比浮充高,在电池电压较低时进入该工作模式。对于GE变桨铅酸蓄电池,电池电压以标准12V来计算,均充电压=电池电压*1.175=14.1V。均充模式下通常采用恒压限流模式充电,电压不超过14.7V,电流不超过2.6A。

浮充是指当电池充满后,充电器不会停止工作,仍提供恒定的浮充电压与很小的电流给电池充电,因为,一旦充电停止,电池就会放电,这种方法是为了平衡电池自然放电。对于GE变桨铅酸蓄电池,电池电压以标准12V来计算,浮充电压=电池电压*1.125=13.5V。浮充模式下充电电流较小,浮充电流=电池容量*0.1=16Ah*0.1=1.6A。

二、GE充电板故障原因分析

在运行过程中,该充电板经常出现稳压块LM317短路,烧毁MC908控制器芯片的情况,导致充电板报废。为分析问题出现的原因,我们看下面的电路原理图。

3.webp
图3 LM317外围电路原理图

该电路的工作原理为:变压器将230VAC转为两路15VAC,经D8、D9整流后变为22VDC,然后经三端稳压器LM317后输出+5V直流,输出电压的大小由RV1控制,+5V经C7、C4滤波后为主控制芯片MC908供电。

LM317的输入、输出最大允许电压为37VDC,Vout=1.25(1+(R30+RV1)/R15)。当输入电压突然升高,或当RV1接触不良时,都会使LM317输出电压突然变大,烧毁主控芯片或使LM317短路。在出现故障的充电板中,80%以上均是该问题导致的。

三、GE充电板改进方案

如图所示,C7、C4作为外部输出电容存在,当其在任何的集成稳压电路中使用时,必须加保护二极管。GE电池充电板在此处未做任何防护,是导致高故障率的主要原因。

改进后的电路图如下所示,图中增加了D10、D11,用于保护LM317。D1的作用是防止输入短路时,电容C7经集成电路LM317放电;D2的作用是防止输出短路时电容C5对LM317放电;D1与D2组合使用的作用是防止输入短路时C5对LM317放电。

4.webp
图4 改造后外围电路原理图

四、改造效果

改进后的充电板有效保护LM317和MC908主控芯片的安全,大大提高了充电板的可靠性,提高变桨系统运行的稳定性,彻底解决了充电板频繁损坏问题,确保了机组的稳定运行。

返回 国际风力发电网 首页

风电资讯一手掌握,关注 风电头条 储能头条 微信公众号

看资讯 / 读政策 / 找项目 / 推品牌 / 卖产品 / 招投标 / 招代理 / 发新闻

风电头条

储能头条

国际能源网站群

国际能源网 国际新能源网 国际太阳能光伏网 国际电力网 国际风电网 国际储能网 国际氢能网 国际充换电网 国际节能环保网 国际煤炭网 国际石油网 国际燃气网