2.5MW风力发电机震动问题探讨

杨兵兵

（华润固本风电场，辽宁　阜新　123000）

2.5MW风力发电机震动问题探讨

杨兵兵

（华润固本风电场，辽宁阜新123000）

摘要：新疆某2.5MW机组在调试完成后运行一段时间发现机组有震动现象，震动同时机组报出故障，通过故障现象分析主控和变流故障文件，对故障点逐步排查，最后找出引起此故障的原因，并对故障原因和相关故障做深入分析。

关键词：扭矩比较；震动；DUSB25排线

1　机组配置

106/2500kw变桨变流高澜水冷

2　故障描述

新疆某2.5MW机组进行动态调试工作，调试完成后启动风机，机组并网正常，未报出任何故障，运行一段时间后，在中控的故障历史中发现机组不定期报出机舱加速度超限故障，和扭矩比较故障，但业主通过中控远程将故障复位，现场人员发现后立即去机组观察现象，发现机组在运行过程中有震动现象，在机组观察时发现震动是由于扭矩突然跳变导致的，震动的同时会报出扭矩比较故障，不论功率大小（500KW-2000KW不定），还是运行时间的长短，故障会不定时的报出（最短时间20分钟左右，最长时间3～4个小时左右），同时伴随着机组震动，震动时，感觉发电机有间歇下坠状态，机组运行稳定性比较差。

3　处理过程

当机组发生震动时，首先排查的是机组的机械问题，塔筒力矩是否打好，震动是不是由偏航引起的，叶片零刻度是否对好，等等。现场人员逐一对以上机组内的机械原因可能导致的机组震动进行排查，确认上述没有任何问题。在排除了机械问题后，根据故障现象，现场人员把故障点缩小在了变流器主柜的机侧模块和相关控制器件上面，通过机组震动时的故障文件可以分析出震动是由于主柜机侧反馈的扭矩突然跳变导致的，这刚好符合现场人员确定的故障范围，由于在故障范围内的机侧的相关硬件较多，所以现场人员采用分步式方法进行逐一排除。首先对机侧的控制器cpu板进行测试，方法是将主柜和从柜的机侧cpu板进行对换，通过测试cpu，在测试过程中，机组同样报出扭矩比较故障，查看主控故障文件，发现还是主柜机侧的扭矩异常，此时可以排除是cpu的问题。随后现场人员将测试的重点目标放在了机侧功率模块上，自主变流的功率模块分左模块和右模块，在小功率条件下通过更改驱动板上的DUSB25接线可以实现单模块运行，如果是其中的一个模块有问题，就可以通过排除法找出故障点。随即进行单模块的运行测试，首先是左模块测试，在开始测试时（200kw），没有发现异常，当功率升到300kw左右时运行15分钟后，明显感觉到机组震动，机组马上报出扭矩比较故障，故障现象和开始时一样也是变流器主柜的扭矩出现了较大幅度的波动。

随后对右模块进行单模块运行测试，机组在1000KW以下稳定运行了12个小时，没有报出任何故障，所以判断问题集中在左模块及其连接的硬件上，和左模块有关系的有功率模块本体、驱动板、控制板、DUSB25排线，第一次测试时已经将控制板排除，这样就把故障点就缩小在剩下3个器件上面，由于功率模块本体更换难度较大，所以现场人员决定首先排除驱动板和DUSB25排线。首先对DUSB排线进行测试，现场人员将DUSB25排线直接从左功率模块置换到右功率模块，右模块单独运行进行测试，机组功率在300kw时运行了20分钟左右，扭矩比较故障报出，机组出现同样的震动，通过变流后台软件的录播数据来看，发现主柜机侧扭矩出现波动。

之前对右模块单独运行测试时，机组可以稳定运行12小时，未报出故障，将左模块的DUSB25排线更换到右模块后，右模块单独运行20分钟左右报出故障，此时可以判断，机组震动和DUSB25排线有直接关系。现场人员将DUSB25排线更换后，风机稳定运行，未报出同样的故障，至此可以判断机组由于变流器主柜机侧扭矩较大幅度的跳变导致的机组震动是因为机侧模块驱动板和控制板之间通讯的DUSB25排线引起的。

4　结论

在更换了DUSB25排线后，机组在大小功率下稳定运行一周的时间，未报出任何故障，由此可以判断是变流主柜2U3控制器和驱动板连接的DUSB25排线有异常，造成机侧电流、驱动等信号传输不稳定而导致的机组震动。

5　原因分析

2.5MW自助变流器控制系统对机侧和网侧功率模块进行分布式控制，通过SAD板（并连扳）可以实现多个模块的并联，SAD板再通过DUSB25排线将信号传给控制器（cpu），同时将控制器发出的控制信号传给功率模块

控制器是自主变流器的核心装置之一，在实现将风能转换为电能并输送到电网上的过程中发挥着重要作用。控制器实现的主要功能有：将发电机发出的变频变压的交流电转换为恒定的直流；将直流转换为和电网同频同幅值的交流电输送到电网上；对一次系统的发电机输出短路/过流、逆变器输出短路/过流/过压等做适当的保护；与外部设备如风机控制系统等进行信息交互等。通俗来说，控制器的作用就是接收输入信号，输出控制和保护信号。输入信号分为模拟信号和数字信号：模拟信号包括三相电压信号、温度传感器PT100信号、英飞凌模块输出的三相电流信号、直流母排电压信号、IGBT节点温度信号；数字信号包括外部断路器状态、熔断器辅助节点信号、英飞凌模块输出的故障状态信号。输出信号包括继电器开关节点信号、控制英飞凌功率模块的PWM调制信号。

通过上述对变流器控制系统的介绍，再根据项目某机组的故障现象，可以判断是机侧控制器通过SAD板给机侧模块输出控制信号时，信号在传输过程中发生跳变而导致机组的震动。但是整个回路所有器件的损坏都有可能导致信号跳变，在排除故障过程中通过排除法最后确定是控制器和SAD板连接的DUSB25排线的问题导致扭矩信号的跳变而导致机组震动，更换后故障消除。

6　经验总结

通过此次故障，尤其是机组扭矩比较故障和机组震动，首先要把这2个问题分别来分析，查看这两个问题是否有共性，是否在同样的条件下，会同时的出现，确定是一个问题还是两个问题，确定之后再通过现象和故障文件进行分析，这样有助于判断故障点，提高处理故障的效率。如果是在小功率段，机组震动，且扭矩是个秒级内的跳动，那么重点查看机侧功率模块及其附件是否有问题了，小功率下可通过单模块单独运行可以进行测试，有条件的现场可以采取示波器的仪器来更深度的检查。

新疆地区2.5MW机组较多，尤其是自助变流以后会大批量使用，在批量化生产和长途运输的情况下很难保障到现场的元器件不会出问题，希望机组震动问题的处理过程，能给后面的2.5MW自主变流的项目提供一个参考，在遇到同类型的问题时有个思路上的帮助。