变桨变频器ok信号丢失故障处理分析

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【摘要】本文简单介绍GW77/1500机组Freqcon变桨系统，引出变桨变频驱动器AC2，并给出AC2故障说明，通过信号和动作流程分析找出变桨变频器ok信号丢失故障的各故障点，结合所遇故障案例加以说明，并提出故障解决方法和建议。

【关键词】逆变器AC2；旋编；KL4001

引言

根据风机启动、变速、变桨、停机、维护等要求，由上位机PLC发送相应的桨距角调节命令，将三个叶片桨距角同步调节到所需要的位置，在电网供电电压正常及风机处于自动变桨调节方式的情况下，每个叶片轴距内的分布式I/O通过profibus dp总线，向上位机PLC发送相关状态信息及运行参数，并接受PLC发送的命令，并可实现桨距角的独立调节功能。安全链的最后输出也是给变桨，任何一个安全链节点断开，都会使送给变桨系统的高电平丢失，变桨系统会根据内部程序立即执行紧急停机。

一、变桨逆变器（AC2）ok信号丢失

（一）什么是AC2 ok信号丢失故障

风机运行过程中，风机一旦检测不到变桨变频器正常工作的信号，风机立即报此故障，执行紧急停机过程，禁止自动复位。

（二）AC2故障说明

AC2 ok信号经过自制模块A10输出到A2（KL1104）1号插线端子，数字量信号经过BC3150和DP总线进入主控PLC。

根据KL1104上指示灯的闪烁情况，可以判断AC2故障：

二、故障点分析

由上面介绍的变桨动作和信号流程，可知连接在AC2上的器件很多，也就是说能引起AC2故障的故障点很多，包括AC2本身逻辑电路板、电位计、微动开关、编程控制器、译码器等等现就以遇到的故障来讲解分析。

1、旋编引起的故障

当机组报变桨安全链、PLC急停请求，并伴随AC2 ok信号丢失故障，观察b文件发现2号柜旋编测得值有跳变，

当机组报出该故障，面板上叶轮/变桨系统信号中2号变桨逆变器信号灯每隔三秒钟信号由高电平变为低电平，从b文件数据分析旋转编码器数据在跳变，AC2 OK信号丢失是在旋转编码器数据跳变之后报出来的，初步判定应该是旋编可能有问题，因为旋编有问题，速度和位移量跳变，会引起变桨角度测量跳变。机组用的是增量型旋转编码器，将叶片机械转动的模拟量（位移）转换成数字代码形式的电信号。

2、动力线松动引起的故障

当机组报AC2 ok信号丢失故障，检查发现KL1104上指示灯闪烁周期为闪三下，检查发现电机接线盒内一根动力线松动，重新紧固后，在检查其他模块没有明显异常及没有接线松动的情况下，起机，机组正常。

3、AC2自身故障

当机组发生故障，故障发生在叶片变动过程中，观察F文件发现1号变桨电机温度明显升高，该叶片变桨速度慢。检查发现手动变桨该叶片明显不正常，速度慢且发出咔咔声，断电检查电机接线没有问题后，上电后AC2 ok信号指示灯闪烁周期为3次，重复上电后仍然不正常，判断AC2损坏，更换AC2后正常。

三、故障总结

只要与AC2相连的，都是可能引起AC2出现故障的因素，包括AC2本身，一般情况下要注意下几点。

1，线路松动，检查AC2 ok信号线路连接情况，看是否有虚接或者短路。

2，若AC2出现温度高故障，侧检测AC2风扇运行情况、温度传感器以及电路板，看是否有问题。

3，AC2本身故障，观察A2模块的一号指示灯闪烁情况，如果闪烁周期为1，这需要对逆变器重新上电。

4，检查变桨电机动力电缆是否有破损，电机接线盒内接线是否良好。

5，旋转编码器，查看叶片角度是否跳变。

四、改进建议

关于因旋编抖动跳变引起的AC2或者其他故障（前提是旋编没有损坏），可以采用倍频加上可逆计数器来解决，这样在提高分辨率的同时也解决了误计数（跳变）。原理如图1：

由图1可知，由于A、B脉冲波对应码盘明暗条纹的空间位置，其脉冲的上升下降沿的相对位置是固定不变的，将A、B进行逻辑半加，可以看出的AB边沿永远不能重叠。在一个P的距离之内，包含22个边沿，也就是被4等分了，拾取AB脉冲的边沿并计数，计数值代表了码盘转过的角度，这就是所谓的倍频，即通过电路处理可使计数器频率为其中一路讯号输出频率的4倍。

设光电编码盘的输出信号经过倍频后的最小脉冲当量为J，J为矢量，那么以“+”表示码盘正转，以“-”表示码盘反转。在图5中，假设码盘初始位置时A、B输出的讯号为An、Bn，且An=1，Bn=0；当码盘正转一个J当量时，AB有一个边沿发生，即J的绝对值增加1，这时An+1=1，Bn+1=1，依次往下正传，An+2=0，Bn+2=1；An+3=0，Bn+3=0。

同样，当码盘反转时，对应的A、B状态变化为：An-1=0，Bn-1=0；An-2=1，Bn-2=0，An-3=1，Bn-3=1。

综上分析，码盘在转动时，其A、B讯号状态是按图1所示的状态循环的。

图2中，Si（i=0，1，2，3）表示编码盘输出信号A、B的组合状态：S0表示A=1，B=1；S1表示A=0，B=1；S2表示A=0，B=0；S3表示A=1，B=0；由此可知所谓转向，就是A、B讯号状态的转换，且状态之间的转换是唯一的。当A=1，B=1时，若正转，其下一个A、B讯号状态肯定是A=0，B=1；若反转，其下一个A、B讯号状态肯定是A=1，B=0。因此，根据A、B讯号状态循环图就可以决定J的符号。为方便起见，重新规定：无论正转还是反转，A、B的当前状态（即现态）为An、Bn，A、B的下一个状态（即次态）为An+1、Bn+1。

在进行倍频和辨向后，将矢量脉冲当量J进行简单代数累加，即得增量式编码盘的绝对转动位移量，这就需要一个可以实现正向和反向计数的装置，即可逆计数器。同时，当码盘在某一位置发生振幅为|nJ|的抖动时，其累加和是不变的。例如，在B的一个低电平期间，A在上升沿时，出现抖动，A脉冲0、1跳变，B始终不变为0；A、B现态和次态组合代码由0001变为0100，然后又变为0001，如此循环，对照上表，矢量J方向负正重复，矢量脉冲J经过累加（减加1）后数值不变，这就消除了抖动误差。