Pitch system  aşağıda belirtilen bileşenlerden oluşmaktadır:

·         Her rotor blade’inde entegre parking brake, tacho generator, absolute value transmitter ve güçlendirilmiş air cooling bulunan bir pitch motoru.

·         Güç voltaj arızası ve güvenlik zinciri hatası durumlarına karşın blade pitch control için her rotor blade’inde bir battery yerleştirilmiştir.

·         Charge control ve battery voltage monitoring’li battery charger.

·         Direkt akım pitch motor’unu beslemek için her rotor blade’ine three-phase iki yönlü converter 

·         Otomatik rotor blade pitch control için control system (Pitch controller)

Pitch motorlarından ayrı olarak, diğer tüm bileşenler üç axis cabinet ve bir control cabinet’e monte edilmiştir.

Pitch System Çalışma Prensibi:

Bir WTGS’nin pitch sisteminin iki görevi vardır. Bir taraftan yüksek rüzgar hızlarında bile rotor hızını ve sonrasında WTGS’nin iletilen gücünü sabit tutmaktır, Buna ek olarak, rotor blade’inin ayar açısı özel bir kontrol ile ayarlanmaktadır. Diğer taraftan primary brake system olarak da kullanılmaktadır. Böylelikle, rotor blade’leri aktif biçimde rüzgar tarafından döndürülür, bu sebepten ötürü rotor shaftına daha dazla mekanik enerji iletilmemektedir.

Her bir rotor blade’i hub’a ball bearing slewing rim ile bağlanmıştır. Ball bearing slewing rim’in dıştaki halkası hub üzerine monte edilmiş durumdadır.

Dönebilen iç taraftaki halka, multi-turn actuator’un output pinyon dişlisi tarafından çentiklenmiştir. Multi-turn actuator’u, output pinyon shaftlı pitch gearbox ve işletme mekanizması tarafında flanşlı blade pitch motorundan oluşmaktadır.

Pitch motoru olarak, entegre tachogenerator’lü direct akım motorları, entegre absolute value transmitter, ayrı ayrı kullanılan fan ve entegre motor brake kullanılmaktadır.

Drive  bileşenleri hub içerisine yüklenmiştir.

Thyristor controller’ları, pitch motorlarının akım tüketimini kontrol eden axis cabinet içerisine inşa edilmiştir. Bunun yanında, axis cabinet’lerde, güç kesintisi durumunda motorlara voltaj sağlayabilecek bir batarya seti bulunmaktadır.

Control cabinet’deki controller, üç tek ax’ın normal control mode’da senkronizasyonunu control etmektedir. Rotor hub içerisindeki elektrik ekipmanının ihtiyacını karşılamada kullanılan güç kablosu, ayrıca, sistem kontrol ile iletişim için kontrol kablosu, gearbox’ın hollow (boş) ana shaftı tarafından control edilmektedir. Güç ve sinyal hatları nacelle’e yerleştirilmiş olan kayma  halkası ile iletilecektir.

Direkt akım motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmede kullanılır. Eğer manyetik alanda akım-taşıyan bir conductor bulunuyor ise, o zaman üzerine bir güç uygulanır. Sonuç ise, manyetik kutupların birbirini itmesi ve ters olanların birbirini çekmesidir.  Şekil 9’da harici uyarıcı alanı doğal mıknatıs ile oluşturulmuştur. Dönen conductor loop, IA akımı ile geçilir ve aynı şekilde manyetik alan oluşturur. Eğer iki alan da bir diğerini harekete geçirirse, conductor loop dönmeye başlar. Alan mıknatıs kutupları N= Kuzey kutbu ve S= Güney kutbu olarak işaretlenmiştir.

Uyarıcı alanını armature elektrik devresinden farklı bir enerji kaynağından besleyen elektrik motoru, dışarıdan (harici olarak) yarılmış olarak adlandırılır. Bu uyarım doğal bir mıknatıs ya da bir elektrik mıknatısı tarafından da gerçekleştirilebilir.

Eğer elektrik enerjisi, uyarıcı alanı oluşturmak için rotor devresinden alınırsa, bu durum direkt akım motorunun kendi kendine uyarımı “self-excitation” olarak adlandırılır.

Burada iki türü mevcuttur:

            Direct current shunt motor = Uyarıcı bobini armature’e paralel olarak bağlıdır.

            Series motor: Armature ve uyarıcı sargısı seri olarak bağlanmıştır.

Motorların çoğunda, harici sürekli mıknatıslar dış manyetik alanlar daha güçlü olacağından elektrik mıknatısı ile değiştirilmiştir.

Dönüş hızı yüke göre oldukça değişkenlik göstermektedir. Motorun yükü arttıkça, armature akımı daha da artmaktadır. Armateur akımı aynı zamanda uyarıcı akımı da olduğundan, o da artmaktadır. Artan uyarıcı akımı sonucu, dönüş hızı düşmektedir. Idle mode’da, aşırı derecede yüksektir. Bu motorda bir passing through (içinden geçiş) durumuna yol açmaktadır. Bu sebepten ötürü, seri motorlar yük olmaksızın çalıştırılmamalıdırlar. Seri motorları oldukça yüksek sıkıştırma torkuna sahiptirler. Yüksek başlama torkundan ve çalışma voltajı süresince hız kontrolünden dolayı, başlangıçın yükün altında olduğu tüm yerlerde kullanılabilir.

Uyarıcı bobini (D1,D2), armature devresi (A1,B2)’ye seri olarak bağlanmıştır.

Pitch motor üzerine monte edilmiş brake için, bir quick de-energising aygıtı kullanılmaktadır. Quick de-energising, electromagnetic brake’ler gibi inductive current devrelerinin, switching contact’larının direct current side açılımlarının yanmasını engeller. Quick de-energising genellikle koruyucu devreden daha küçük olan belirli shutout zamanlarının oluşmasına neden olur. Dahası, switching esnasındaki olası elektromanyetik arızalar da bastırılmış olur. Quick de-energising’i bağlı hale getirirken, voltage feed’in kutupsallığı göz önünde bulundurulmalıdır. Aygıt en iyi etkiyi switching contact yanında vermektedir.

Quick de-energising 3’ten 11’e kadar olan ebatlardaki brake’ler için uygundur ve snap-on monteleme ile 35 mm – DIN – mounting rail (monteleme rayları) üzerine klaylıkla kurulabilir.

Supply voltage (besleme gerilimi), outlet tarafına bağlanmış 400 V gridli, köprü redresör bir adjusting (ayarlama) transformer’ı ile sağlanır.

104 V Brake : şu an ki versiyon

180 V Brake: eski sistemlerde

Yapısı ve İşlevi    

DGNR-030Z, circuit current-free versiyonu, bir three phase two way converter’dir. Aygıt, 4 quadrant mode sayesinde, kontrol edilen direkt akım makinelerinin armature beslemelerinde kullanılır ve örneğin, dönüşü driving ve braking gibi her iki yönde de mümkün kılar.

Güç ünitesi:

                Potential-free dissipator üzerindeki thyristor module beraberindeki compact built-in (kompakt yerleşik) aygıtlar.

            Varistor’ler ve RC kablolama ile overvoltage koruması

            Harici semiconductor sigortaları ile overvoltage koruması

            Yerleşik akım limitastonu(Built-in current limitation) ile overvoltage koruması

            Grid ve controller release’in eşanlı olarak açık konuma getirilmesi mümkündür.

Kontrol Ünitesi:

Speedometer ya da dahili armature voltage feedback (geribeslemesi) ile hız regülasyonu.

            Speedometer düzenlemesi üzerindeki potential-free control input’ları.

Dönüş hızı ve akım set değeri için kısa devre engelleme standard kontrol seviyesi +/- 10 V’dır.

İki hız set değeri input’ları.

Harici ayarlanabilir akım limitasyonu, buna ek olarak, anlık yönler için dahili (internally ) biçime ayrılmıştır.

Ek ivmelenme ve etki momentleri için 1.5 kat akım artışlı dinamik akım limitasyonu.

Anlık değişmelerde ignition (ateşleme) açısının “pilot kontrolü, kontrol dinamiklerini arttırmakta ve yüksek kontrol devre amplifikasyonuna olanak sağlamaktadır.

Phase sequence(faz sırası), phase failure(arızası), supply voltage, akım limitasyonu, akım yönü ve controller lock (kiliti) için LED göstergeleri

Phase sequence ve phase failure, tachogenerator ve bunun yanında lead-in (giriş) ve potential-free relay contact sayesinde hata mesajlı supply voltage görüntüleme.

Ateşleme etki paket kontrolü, son derece indüktif yüklerde (load) ve küçük akımlarda bile thyristorlerin güvenli bağlanmasını garanti eder.

Extention subassemblies (uzantı/uzatma altgrupları) için plug-in connector’lü hazır yükleme alanı.

Diğer kontrol fonksiyonları ekleni kartları ile mümkündür.

              Blade’in otomatik hareketi eğer switch Auto pozisyonunda ise mümkündür. Bu nedenle, switch’i açık konuma getirmeden önce, hiç kimsenin rotor blade drive yada diğer hareketli parçaların etrafında bulunmadığından emin olunuz.

              Switch rampasını ayarlamadan önce, drive voltage-free’yi bağlayınız, böylece rotor blade’leri kontrol edilemeyecek biçimde hareket etmeyecektir. İlgili LOTO açıklamalarını inceleyiniz.

              Pitch Controller’in Temel Fonksiyonu

Superimposed (eklenmiş) position controller:

Pitch sistemi üç farklı kontrol deresiyle gelmektedir. Motor kontrol devresi, bir akım kontrol devresi ve dönüş hızı kontrol devresi ile birlikte gelmektedir. Akım kontrol devresi için geribesleme, dahili ölçülmüş akımdır. Hız kontrol devresi için, motor üzerindeki tacho geribeslemedir.

Hız set değeri +/- 10 V, controller’ın superimposed position control devresinden gelmektedir.

Bu position control devresi için geribesleme, motor üzerindeki absolute value transmitter’dır. Set ve gerçek değerler, sürekli biçimde, master computer ve controller arasında değiştirilmektedir.

Data RS 422 data cable ile iletilecektir. 

Battery

Amaç

Axis cabinet’deki battery setleri, olası bir güç kesintisi esnasında direct current motorlarına voltage sağlamaktadır.

Batter drive ve load esnasında, battery voltage’ın ve motor akımının tipik akımı 32 Nm’dir(double nominal torque)

Başlama torkunda, diagrama göre battery voltage’ı kesilmektedir. OP 95’teki monitoring threshold (basamağı), bunun tam altındaki değere ayarlanmıştır. Zayıf (sarj edilmemiş ya da eski) battery’lerde, düşüş miktarı daha yüsektir –OP 95 başlatılmıştır- bu durum hatanın belirlenmesine sebep olmaktadır.

Battery tipi:      Panasonic LC-R127R2PG1

Motor tipi:GHTIF-0716.2625.81/1500

M     = 32 Nm

Ch1 = Battery voltage, 50 V/Div.

Ch2 = Battery akımı, 40 A/Div.

Positioning (Pozisyonlama/Konumlandırma) Örneği:

Ana bilgisayar, controller’ a bir drive command (komutu) gönderir. Cevap olarak, controller, ana bilgisayara mevcut/o anki  konumu/pozisyonu gönderir.

Mevcut konum ve gereken konumdan, controller, bir analog set değeri oluşturur. Eş anlı olarak, brake ve converter’in controller release’ini(sürümünü) kontrol eder.

Bu sistemde, position controller her zaman slave durumdadır. Herhangi bir acil durum işlemi(emergency operation) komutu vermemektedir (execute). Bunlar sürekli master controller tarafından kontrol edilmektedir.

RS 422 bağlantısında, birer transmission ve reception (alıcı) kablosu bulunmaktadır.

Böylece, yalnızca master contoller, controler’a yardım ettiğinde, sinyaller reception kablosu üzerinden ölçülebilir. Bu, ana bilgisayar sürekli olarak controller’in mevcut konumunu ve digital inputlarını sorguladığından, normal olarak her zaman görülen durumdur.

Eğer controller tepki vermez ise, sistem hata mesajı olarak 120 Time-Out pitch controller’ı gösterir.    

Fabrika ayarları menü öğesi altında, parametre haritalama üzerinde, parametre değerleri saklanır.

GEWE 1.5 sistemini tüm parametreleri bu haritalamaya uyum içerisinde olmalıdır.

Parametre ölçme yardımı ile, ayar parametrelerinin hızlı bir kontrolü gerçekleştirilebilir. 

Bu duruma istisnalar,  axis parameter 53 (position offset), the system parameter 1 (language) and the axis parameter 3 (multiplier)’dır.

Axis parametresi içerisinde, yerleşik gear-box düşünülmelidir.

Battery Şarj Sistemleri

 Battery şarj sistemi, üç axe içerisindeki battery setlerini bir charger ile sarj etmeye yaramaktadır. Bunu için, battery şarj voltajı 3 axe arasında contactorlar ile dönüşümlü olarak switch’lenmektedir.

1996’dan bu güne, üç farklı çeşit battery şarj sistemi bulunmaktadır:

Controller GEL 8310 ve battery charge ile control cabinet, zaman ile değişmiştir

Controller GEL 8310 ve battery charge ile control cabinet, Klöckner-Möller EASY SPC ile değişmiştir

Controller GEL 8310-battery charge ile control cabinet, değişim controllerda gerçekleşmiştir

Voltage Görüntüleme (Monitoring)

Threshold value switch OP 95

Threshold value switch OP 95, battery voltage’ı görüntülemeye yardımcı olmaktadır. OP 95 opiyonu, 6 ve 7. Terminallere internal reference voltage ile uygulanan direct voltage’ı ölçmeye yardımcı olur. Ölçüm threshold’u, dışarıdan istenilen değere ayarlanabilen bir potentiometer sayesinde kalibre edilebilmektedir. Standard ayar aralığı 15 V’dan 230 V’a kadardır (internal resistance R1 ile genişletilebilir). Ölçümün neticesi olarak, 3.,4. ve 5. terminaller aracılığı ile bir relay message(aracı haberi) önderilir. Fault-free durumda, relay alınır ve ‘Relay’ ışığı yanar. Şebeke voltajı ‘POK’ LED’i tarafından gösterilir.

İki çalışma modu mümkündür:

              Undervoltage detection (Düşük voltage tesbiti)

              Overvoltage message (Aşırı (Yüksek) voltage mesajı)

Undervoltage detection  (internal switch S2=2, S3=3)

Görüntülenen voltage terminal 6 ve 7’de set comparative value(ayar ölçüm değeri) altına düşer ise, relay deactive hale gelir ve ‘Relay’ LED’i yanmaya başlar. Bu hata, bir sonraki seferde grid(şebeke) açılana kadar ya da reset contact terminal 8 ve 9’da kapatılana kadar saklanır. Eğer reset input’u bridge’lenir ise, error message, sadece overvoltage oluştuğunda ya da ‘test’ anahtarına basıldığında görülür. Hysteresis (ağırdan alma)error signal relay’in “fluttering” i (titreşimini) engeller.

Overvoltage message (internal switch S2=1, S3=1)

Eğer görüntülenen voltage, set comparative value (ölçüm değerini) aşar ise, relay deactivated hale gelir ve ‘Relay’ LED’i yanmaya başlar. Voltage ölçüm değerinin altına düştüğünde, relay tekrar aktif hale gelir. Bu çalıştırma modunda reset input’u (terminal 8 ve 9) bridge’lemek zorunludur. ‘Test’ anahtarı çalışmamaktadır.

Threshold değeri switch’i OP 60

 OP 60 yaklaşık olarak 100 ilk nesil sistemde kullanılmaktadır.

OP 60 NSMK comparator’ü battery valtage’ı görüntülemeye yardımcı olur. Bu içeriden ayarlanmış bir threshold ile ölçülür. Threshold düşer ise, OP 60’taki relay deactivated hale gelir. Bu bilgi ana bilgisayar aracılığı ile analiz edilir.

Ayarların kontrolü için talimatlar

Ölçüm değeri Poti P2 ile ayarlanmıştır

Görüntüleme anında:

2 battery paketi herbirinde 8 battery 12Ah eşdeğer, yaklaşık 150V => -7V
(TW 1.5 Prototypes)

2 battery paketi herbirinde 6 battery 7.2Ah eşdeğer yaklaşık 110V => -5.5V
(TW 1.5 pre-series)