本文是学习GB-T 34521-2017 小型风力发电机组用控制器. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了小型风力发电机组用控制器(以下简称“控制器”)的术语和定义、产品分类、技术要
求、试验方法、检验规则、文件要求、标识、包装、运输、贮存。
本标准适用于风轮扫掠面积不超过200 m² 且输出电压不超过1000 V 交流或1500
V 直流的小型
风力发电机组用控制器。
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件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志
GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试 验A: 低温
GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验 B: 高温
GB/T 2423.3 环境试验 第2部分:试验方法 试验 Cab: 恒定湿热试验
GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法试验Fc:振动(正弦)
GB/T 2828.1 计数抽样检验程序 第1部分:按接收质量限(AQL)
检索的逐批检验抽样计划
GB/T 3859.1 半导体变流器 通用要求和电网换相变流器
第1-1部分:基本要求规范
GB/T 3859.2 半导体变流器 通用要求和电网换相变流器 第1-2部分:应用导则
GB/T 4208—2017 外壳防护等级(IP 代码)
GB/T 4980 容积式压缩机噪声的测定
GB/T 17646 小型风力发电机组
GB/T 17646 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
控 制 器 controller
主要对风力发电机进行整流控制、制动控制、风能功率跟踪控制,以及电能转换控制、输出控制、直
流负载控制和各项电气保护控制的装置。各环节可以放置在不同的控制箱内,但认为这几个环节都是
控制器的一部分。
3.2
充电控制 charge controll
对蓄电池充电过程的控制。
3.3
额定功率 rated power
控制器直流输出端额定的连续电气输出功率。
3.4
额定输入电流 rated input current
控制器在没有卸荷且正常工作情况下的最大输入电流。
注:不控整流控制器使用三相整流后直流电流,PWM
整流控制器使用风力发电机三相输出其中一相的交流电流。
GB/T 34521—2017
3.5
卸荷 dump load
通过分流来卸除风力发电机多余的功率。按卸荷方式可分为脉宽调制(PWM)
卸荷和开关卸荷。
3.6
机械制动 mechanical brake
通过控制风力发电机的机械部分来对风力发电机进行制动。
3.7
不控整流 non- control rectifier
由无控制功能的整流二极管组成的整流电路。
3.8
PWM 整流 PWM rectifier
采用脉宽调制控制方式和全控型器件组成的整流电路,使输入电流接近正弦波。
3.9
最大功率点跟踪 maximum power point tracking;MPPT
对风力发电机因风力变化而产生的功率输出变化进行跟踪控制,使风力发电机保持在最大功率输
出状态的自动调整行为。
3.10
转换效率 conversion efficiency
额定状态下控制器输出端口功率与输入端口功率的比值。
控制器按整流方式可分为以下两类:
a) 不控整流型控制器;
b) PWM 整流型控制器。
控制器按是否有最大功率跟踪功能可分为以下两类:
a) 最大功率跟踪型控制器;
b) 无最大功率跟踪型控制器。
控制器按使用环境类型可分为以下两类:
a) 室内型控制器;
b) 室外型控制器。
控制器应在下列环境条件下正常使用:
style="width:2.5532in" />GB/T 34521—2017
a) 室内型控制器使用环境温度为-
10℃~+40℃,室外型控制器使用环境温度为-25℃~ +60℃(无阳光直射);
b) 空气相对湿度不大于95%,无凝露;
c) 海拔:不大于1000 m, 大于1000 m 时应按GB/T3859.2 的规定降容使用;
d) 无剧烈震动冲击,垂直倾斜度不大于5°;
e) 空气中不应含有腐蚀型及爆炸性微粒和气体。
控制器应能承受频率为10 Hz~55 Hz,振幅为0.35 mm 的正弦波振动。
如果控制器在异于5.1.1规定的条件下使用,用户应在订货时提出,并与制造厂商或供货商取得协议。
控制器应具有输出过电压保护功能。
输出过电压保护分为开关保护和脉宽调制保护两种方式,其中脉宽调制保护的方式又分为输出过
电压上下限控制和稳压控制两种方式。
对采用开关保护方式的控制器,当输出电压值达到输出过电压点时,控制器应具有保护功能防止输
出电压超过输出过电压点。误差在士5%范围之内。制造商的文件应声明"输出过电压点"。
采用脉宽调制保护的控制器,当输出电压达到输出过电压上限(或102%稳压点)前,控制器应具有
保护功能防止输出电压超过输出过电压点。输出电压下降到输出过电压下限(或98%稳压点)后,输出
功能应恢复正常。误差在±5%范围之内。制造商的文件应声明“输出过电压上限"和“输出过电压下
限”(或声明"稳压点")。
控制器应具有输出过电流保护功能。制造商的文件应声明"最大输出电流"。
在风力发电机组正常运行情况下,断开控制器与输出设备(如蓄电池和逆变器等与直流输出连接的
外部部件)的连接,控制器应不会损坏。
对于具有温度补偿功能的控制器,应对蓄电池的充放电电压进行补偿功能,补偿系数调节范围应当
是单体电池-3 mV/℃~-7mV/℃。 基准温度为25℃。
注:本条款仅适合具有充电控制功能的控制器。
当蓄电池电压值达到欠电压点时,控制器应自动告警并自动切断负载;当蓄电池电压上升到欠电压
恢复点后,应能自动恢复对负载的供电。
1) 本条款仅适合具有直流负载控制功能的控制器。
GB/T 34521—2017
当直流负载电流超过额定直流负载电流的120%达30 s
或超过额定直流负载电流的150%达10 s
后,控制器应能自动切断直流负载,并发出过载告警指示。保护后,控制器应能手动恢复给负载供电。
对恒流输出的控制器,应能保持恒流输出。
直流负载短路后,控制器应能自动切断直流负载,并发出短路告警指示。故障排除后,控制器应能
自动或手动恢复给负载供电。对恒流输出的控制器,应能保持恒流输出。
转换效率应不小于90%。
控制器在额定输出状态下,持续工作时间应不小于48 h。
制动方式含卸荷的控制器,卸荷电流为
两倍额定输入电流的持续卸荷时间应不小于24 h。
在控制器无风能输入的情况下,控制器自身耗电功率应不大于其额定功率的1%。
注:本条款仅适合具有充电控制功能的控制器。
控制器噪声应不大于65 dB(A)。
控制器应具有正常运行指示、制动指示。
具有输出控制功能的控制器还应具有蓄电池欠电压告警指示、过载告警指示、短路告警指示。
控制器应具有下列主要监控功能:
a)
遥测:风力发电机电压、风力发电机电流、风力发电机功率、蓄电池电压(具有充电控制功能的
控制器)、负载电流(具有直流负载控制功能的控制器)、蓄电池温度(含温度补偿的控制器);
b)
遥信:风力发电机制动状态,具有直流负载控制功能的控制器还应具有蓄电池欠电压告警、过
载告警、短路告警;
c) 遥控:修改控制器参数、控制风力发电机制动。
注:本条款仅适合制造商声明有远程监控功能的控制器。
控制器外观结构应能满足下列条件:
a) 机壳面板应平整、镀层牢靠、防腐保护涂层均匀;
b) 所有标记、标牌清晰可辨,无剥落、锈蚀、裂痕、明显变形等外观缺陷;
c) 接线端子、按键、开关应便于操作且灵活可靠。
GB/T 34521—2017
室外型控制器防护等级应不低于GB/T4208—2017 中规定的
IP54,室内型控制器防护等级应不低
于GB/T 4208—2017 中规定的 IP20 要求。
5.12.1 制动控制
5.12.1.1 自动制动
控制器应至少具备过转速保护或过电压保护中一种保护。即可根据转速(或输入电压)条件按制造
商标称的制动方式自动制动。制动条件的实测误差要求不超过±5%,制动方式可以是卸荷,也可以输
出机械制动信号。制造商的文件应声明"自动制动条件和制动方式"。
5.12.1.2 手动制动
控制器应能通过手动按钮/开关来按制造商文件声明的制动方式手动制动,手动制动应优先自动制
动。制动方式可以是卸荷,也可以输出机械制动信号。制造商的文件应声明手动制动方式。
5.12.2 绝缘电阻
在环境温度为15℃~35℃,相对湿度为(90±2)%,试验电压为直流500 V
时,控制器输入电路对
地、输出电路对地的绝缘电阻应≥2 MΩ。
5.12.3 绝缘强度
控制器输入对地应能承受频率50 Hz、有效值为1500V 的交流电压(漏电流≤30 mA)
或等效其峰 值的2120 V 直流电压1 min,且无击穿、无飞弧现象。
控制器输出对地应能承受50 Hz、有效值为500 V 的交流电压(漏电流≤30 mA)
或等效其峰值的
710 V直流电压1 min,且无击穿、无飞弧现象。
5.12.4 防雷保护
控制器应具有防雷保护装置。
6.1.1.1 低温工作试验
试验方法按GB/T2423.1
进行。控制器无包装,试验温度为(一10±3)℃(室内型)或(一25±3)℃(室
外型)的条件下,通电加额定输入电流保持2 h,在标准大气条件下恢复2 h
后,控制器应能正常工作。
6.1.1.2 高温工作试验
试验方法按GB/T2423.2
进行。控制器无包装,试验温度为(40±2)℃(室内型)或(60±3)℃(室
外型)的条件下,通电加额定输入电流保持2 h,在标准大气条件下恢复2 h
后,控制器应能正常工作。
6.1.1.3 恒定湿热试验
试验方法按 GB/T 2423.3
进行。控制器无包装、不通电,(40±2)℃(室内型)或(60±3)℃(室外
GB/T 34521—2017
型)的条件下,相对湿度为(93±3)%,试验持续时间为2 h,在标准大气条件下恢复2 h
后,控制器应能
正常工作。
按照GB/T 2423.10 进行,控制器无包装、不通电。频率为10 Hz~55
Hz,振幅为0.35 mm,X、Y
轴向各30 min。 试验后被测试设备应能正常工作。
控制器在制造厂商或供货商协议要求的环境条件下测试,试验后控制器应能正常工作。
测试电路如图1所示。
采用开关保护的控制器,调节风力发电机,使控制器输出电压(V2
的指示值)达到“输出过电压点”
以上。再将电压回调到“输出过电压恢复点”。
采用脉宽调制保护方式的控制器,调节风力发电机,使控制器输出电压逐步上升到“输出过电压上
限(或102%稳压点)",再逐步将输出回调到“输出过电压下限(或98%稳压点)"。
style="width:6.45347in;height:3.93403in" />
a)
说明:
V1、V2 —— 直流电压表;
A1、A2、A3—— 直流电流表。
style="width:5.42708in;height:3.53403in" />
说明: V2 — A1 —— A2、A3—— |
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注
: 风力发电机可用三相交流电源、电机拖动平台或直流稳压电源模拟。具有
PWM 整流的控制器使用风力发电
机或电机拖动平台模拟测试,使用测试电路 b)进行测试。
图 1 测试电路
测试电路如图1所示。逐步调节控制器输入电流(A1
的指示值)到两倍额定输入电流,输出电流(A2
的指示值)应能达到最大输出电流,但始终不超过文件声明的最大输出电流值,误差在±5%范围之内。
测试电路如图1所示。调节风力发电机使控制器输入电流(A1
的指示值)达到控制器的两倍额定
输入电流,然后断开控制器与输出部件的连接,保持1 min。
恢复连接后控制器应能正常工作。
GB/T 34521—2017
将温度传感器放入恒温箱,控制器的过充电压点的值随温度的变化而有所改变,根据控制器随温度
变化时过充电压值的变化绘制一条曲线,曲线的斜率应符合要求。
style="width:5.57998in;height:2.26666in" />直流 稳压 电源
V1
A1
可调
直流
负载
说 明 :
V1— 直流电压表;
A1— 直流电流表。
图 2 测试电路
测试电路如图2所示。使用直流稳压电源模拟蓄电池通过控制器给直流负载放电,调节直流稳压
电源使电压(V1
的指示值)下降至欠电压点以下(如有欠压延时保护,可等待相应时间)。控制器应能
切断直流负载并发出欠电压告警。调节直流稳压电源至欠电压恢复点,控制器应自动恢复给直流负载
供电。
测试电路如图2所示。设备输入电压在额定输入电压(V1
的指示值)条件下,调节负载功率,检查 直流负载过载保护。
在直流负载额定电压条件下,按照下面三种方式测试短路保护:
a) 直流负载端先短路,再启动直流负载输出;
b) 直流负载端先有电压,再进行短路测试;
c) 直流负载端连接额定功率负载,再进行短路测试。
三种方式测试结果均应满足短路保护要求。
style="width:7.40002in;height:2.51328in" />功率分析仪
风力
发电机
注:
风力发电机可用三相交流电源、电机拖动平台或直流稳压电源模拟。具有 PWM
整流的控制器使用风力发电
机或电机拖动平台模拟测试。
图 3 测试电路
GB/T 34521—2017
测试电路如图3所示。调节风力发电机使控制器工作在额定状态,用功率分析仪测量控制器的输
入功率和输出功率。其转换效率计算见式(1):
style="width:2.53999in;height:0.6468in" /> (1)
式 中 :
Yomven— 转换效率;
Pot ——实测输出功率,单位为瓦(W);
Pm —— 实测输入功率,单位为瓦(W)。
测试电路如图1所示,调节风力发电机使控制器达到额定输出状态,有直流负载输出的调整到额定
直流负载状态,持续工作48 h,
控制器应能正常运行且无故障。对制动方式含卸荷的控制器要先调整
卸荷电流到两倍额定输入电流,持续工作24 h, 控制器应能正常运行且无故障。
正常工作情况下,切断控制器与风力发电机的连接,测试蓄电池的输出功率,该功率即为静态损耗。
控制器额定工作时,在控制器正面1 m、其二分之 一
高度处进行测量,测试现场的被测噪声与背景
噪声的差应不小于7 dB, 否则,测试数据应按照GB/T 4980 的要求进行修正。
调节控制器的输入使控制器达到制动条件时,控制器应具有制动指示功能。
具有输出控制功能的控制器在蓄电池欠电压、直流负载过载、直流负载短路时,控制器应具有相应
的指示功能。
按制造商的用户手册实测控制器的监控功能。
目检控制器外观与结构应符合5 . 10的要求。
控制器的外壳防护等级按照制造商声明的 IP 防护等级,根据 GB/T 4208—2017
进行验证。
6.12.1 制动控制
6.12.1.1 自动制动
测试电路如图1所示,调节风力发电机达到制造商文件声明的自动制动条件,检查相应的制动
方式。
6.12.1.2 手动制动
按制造商声明的手动制动方式制动,检查手动制动。
GB/T 34521—2017
6.12.2 绝缘电阻
在常温条件下,用绝缘电阻测试仪直流500 V
的测试电压,对被测控制器交流电路对地、直流电路
对地进行测试。
6.12.3 绝缘强度
交流电路对地应能承受50 Hz、有效值为1500 V 的交流电压或等效其峰值的2120
V 直流电压; 直流电路对地应能承受50 Hz、有效值为500 V
的交流电压(漏电流≤30 mA) 或等效其峰值的710 V
直流电压。试验电压从小于一半最高幅值处逐渐升高,达到规定电压值时持续1
min。
6.12.4 防雷保护
目测检查是否有防雷保护装置。
控制器的检验分为出厂检验和型式检验两类。
控制器按照表1规定的出厂检验项目要求逐台进行出厂检验,出厂检验合格后应出具出厂检验合
格证明。若有一项不符合检验项目要求,允许返修复试。复试合格后方可出具出厂检验合格证明。
具有下列情况之一的应做型式检验:
a) 制造厂第一次试制或小批量试生产时;
b) 产品停产超过三年以上恢复生产;
c) 转厂生产;
d) 正式生产后,如结构、材料、工艺有较大变化,可能影响性能;
e) 出厂检验的结果与上次型式检验有较大差异时;
f) 质量监督或认证机构要求进行型式检验时。
抽样方案按 GB/T
2828.1规定的正常检验一次抽样方案。整机抽样应是企业最近一年内生产,并
经出厂检验合格的产品。随机抽取2台,在用户处抽取可不受此限。检验项目见表1,抽样方案及判定
规则见表2。
判定规则:
a) 当被检验类的不合格数小于或等于 Ac 时,该类判定为合格。
b) 当被检验类的不合格数大于或等于 Re 时,该类判定为不合格。
c) 当被检产品在
A、B类别均被判为合格时,则整批产品被判为合格,否则被判为不合格。
GB/T 34521—2017
表 1 检验项目
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手动制动 ![]() |
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表 2 抽样方案及判定规则
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GB/T 34521—2017
文件应包含用户手册和合格证。用户手册应满足的一般要求:
a) 用户手册应清楚地描述控制器的安装、操作、维护和性能参数;
b) 用户手册所使用的语言应是控制器预定安装使用所在地的通用语言;
c) 用户手册应告知用户其内容是重要的安全指导并且应妥善保管。
文件应包含安装说明,也可以包括详细调试说明。基于安全考虑,对于安装和调试过程中可能产生
的危险,需给出警示。文件提供的信息应包括:
a) 安装环境、安装位置的要求;
b) 电气安装步骤、注意事项和安装细节;
c) 调试步骤及注意事项;
d) 含监控功能的控制器应有相应监控连接、操作说明。
操作文件应包含以下信息:
a) 指示灯、显示屏说明;
b) 控制器的设置和调节方法的说明。
维护文件应包含以下信息:
a) 保证安全所需要的定期维护周期和说明;
b) 故障现象、排查方法以及解决方案;
c) 控制器安装位置变动时操作说明;
d) 安全的清洁方式说明。
设备应有下列清晰的标识:
a) 设备名称;
b) 型号和商标;
c) 设备唯一序列号;
d) 主要参数;
e) 制造厂;
f) 设备出厂日期;
g) 引线端或引线的极性标识;
h) 安全标识。
GB/T 34521—2017
包装应满足下列要求:
a)
包装箱外应印刷或贴有"小心轻放""怕湿""向上"等运输标识,运输标识应符合
GB/T 191 的
规定;
b) 包装箱外印刷或贴的标识不应因运输条件和自然条件而褪色脱落;
c) 包装箱应符合防潮、防尘、防震的要求;
d) 包装箱内应有装箱清单、产品使用说明书、合格证、配件及其他技术资料;
e) 包装后的产品应能以任何一般交通工具运输。
运输应符合下列要求:
a) 运输中,应有遮篷,不应有剧烈振动、撞击等;
b) 运输或搬运过程中应轻拿轻放。
产品使用前应存放在原包装箱内,存放产品的仓库环境温度为-40℃~70℃,相对湿度为20%~
90%,仓库内不准许有各种有害气体和易燃、易爆物品及有腐蚀性化学物品,设备不可重压,并且应无强
烈机械振动、冲击。
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