国家标准 GB/T34521一2017 小型风力发电机组用控制器 Controllerofsmallwindturbines 2017-10-14发布 2018-05-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/34521一2017 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由机械工业联合会提出本标准由全国风力机械标准化技术委员会(SAC/TC50)归口本标准起草单位:合肥为民电源有限公司农业机械化科学研究院呼和浩特分院、呼和浩特市博洋可再生能源有限责任公司、广州红鹰能源科技有限公司、中科恒源科技股份有限公司、上海致远绿色能源股份有限公司,浙江华鹰风电设备有限公司、宁波锦浪新能源科技有限公司本标准主要起草人:张为民、王化、周一晨、宫亚飞、董文斌、杨彬、杨少楠、伍友刚李卿韶、贾大江、俞铠、张天赐
GB/34521一2017 小型风力发电机组用控制器范围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200m'且输出电压不超过1000V交流或1500V直流的小型风力发电机组用控制器规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文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/T191包装储运图示标志 GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验A:低温 GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验B;高温 T GB 2423.3环境试验第2部分:试验方法试验Cab:恒定湿热试验 GB 2423.10电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验Fe;振动(正弦 GBT2828.计数抽样检验程序第1部分按接收质量限CAQL)检索的蓬批检验抽样计划 GB/T3859.1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/T3859.2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/T4208一2017外壳防护等级(IP代码 GB/T4980容积式压缩机噪声的测定 GB/T17646小型风力发电机组术语和定义 GB/T17646界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 控制器ctrler" 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chargecontrol 对蓄电池充电过程的控制 3.3 额定功率ratedpower 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ratedinputcurrent 控制器在没有卸荷且正常工作情况下的最大输人电流注: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/T34521一2017 3.5 卸荷dumpload 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mechaniealbrake 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-eontrolreetifier 由无控制功能的整流二极管组成的整流电路 3.8 PwM整流PwMreetifier 采用脉宽调制控制方式和全控型器件组成的整流电路,使输人电流接近正弦波 3.9 最大功率点跟踪maximmummpowerpointtracking;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cnversionefieieney 额定状态下控制器输出端口功率与输人端口功率的比值产品分类 4.1整流类型控制器按整流方式可分为以下两类 a 不控整流型控制器; bPWM整流型控制器 4.2功率跟踪类型控制器按是否有最大功率跟踪功能可分为以下两类最大功率跟踪型控制器; a 无最大功率跟踪型控制器 b) 4.3使用环境类型控制器按使用环境类型可分为以下两类室内型控制器; a b 室外型控制器技术要求 5 5.1环境条件 5.1.1正常使用条件控制器应在下列环境条件下正常使用
GB/34521一2017 室内型控制器使用环境温度为一l0C~十40C,室外型控制器使用环境温度为一25C a 十60C无阳光直射); b空气相对湿度不大于95%,无凝露海拔;不大于1000m,大于1000m时应按GB/T3859.2的规定降容使用 c d)无剧烈震动冲击,垂直倾斜度不大于5 空气中不应含有腐蚀型及爆炸性微粒和气体 e 5.1.2耐振动性能控制器应能承受频率为10HHz55Hz,振幅为0.35 mm 的正弦波振动 5.1.3特殊使用条件如果控制器在异于5.l.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 5.2输出控制 5.2.1输出过电压保护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士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”) 5.2.2输出过电流保护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” 5.2.3输出开路保护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 5.2.4温度补偿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一3mV/C一7mV/C 基准温度为25C 注:本条款仅适合具有充电控制功能的控制器 5.3直流负载控制 5.3.1欠电压(LVD)保护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/T34521一2017 5.3.2直流负载过载保护当直流负载电流超过额定直流负载电流的120%达30s或超过额定直流负载电流的150%达10s 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 5.3.3直流负载短路保护直流负载短路后,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 5.4转换效率转换效率应不小于90% 5.5可靠性控制器在额定输出状态下,持续工作时间应不小于48h 制动方式含卸荷的控制器,卸荷电流为两倍额定输人电流的持续卸荷时间应不小于24h 5.6静态损耗在控制器无风能输人的情况下,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 5.7噪声控制器噪声应不大于65dB(A 5.8指示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 5.9远程监控控制器应具有下列主要监控功能遥测: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 a 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 5.10外观结构要求控制器外观结构应能满足下列条件机壳面板应平整、镀层牢靠防腐保护涂层均匀; a 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接线端子、按键、开关应便于操作且灵活可靠 c
GB/34521一2017 5.11外壳防护等级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/T4208一2017中规定的IP20要求 5.12安全要求 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(或输人电压)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士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15~35C,相对湿度为(90士2)%,试验电压为直流500V时,控制器输人电路对地、输出电路对地的绝缘电阻应>2MQ. 5.12.3绝缘强度控制器输人对地应能承受频率50Hz、有效值为1500V的交流电压(漏电流<30mA)或等效其峰值的2120V直流电压1min,且无击穿、无飞弧现象控制器输出对地应能承受50Hz、有效值为500V的交流电压(漏电流<30mA)或等效其峰值的 710V直流电压1min,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试验方法 6.1环境条件 6.1.1正常使用条件 6.1.1.1低温工作试验试验方法按GBT2423.1进行控制器无包装,试验温度为(一10士3)(室内型)或(一25士3)C(室外型)的条件下,通电加额定输人电流保持2h,在标准大气条件下恢复2h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士2)C(室内型)或(60士3)C(室外型)的条件下,通电加额定输人电流保持2h,在标准大气条件下恢复2h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/T2423.3进行控制器无包装、不通电,(40士2)(室内型)或(60士3)(室外
GB/T34521一2017 型)的条件下,相对湿度为(93士3)%,试验持续时间为2h,在标准大气条件下恢复2h后,控制器应能正常工作 6.1.2耐振动性能 mm,X、Y 按照GB/T2423.10进行,控制器无包装,不通电频率为10Hz~55Hz,振幅为0.35 轴向各301 试验后被测试设备应能正常工作 min 6.1.3特殊使用条件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 6.2输出控制 6.2.1输出过电压保护测试电路如图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)” 控制器卸荷器卸荷器风力整流控制风力发电机控制器发电机单元可调可调电阻电阻 b 说明说明 V2 直流电压表; V1、V2 -直流电压表; Al 交流电流表; A1、A2,A3 直流电流表 A2、A3 直流电流表注: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 6.2.2输出过电流保护测试电路如图1所示逐步调节控制器输人电流(Al的指示值)到两倍额定输人电流,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,误差在士5%范围之内 6.2.3输出开路保护测试电路如图1所示调节风力发电机使控制器输人电流(Al的指示值)达到控制器的两倍额定输人电流,然后断开控制器与输出部件的连接,保持1min 恢复连接后控制器应能正常工作
GB/34521一2017 6.2.4温度补偿将温度传感器放人恒温箱,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 6.3直流负载控制 6.3.1欠电压(LVD)保护 A 直流可调 O压 V 直流电源负载说明 V1 直流电压表; Al 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 6.3.2直流负载过载保护测试电路如图2所示设备输人电压在额定输人电压(V1的指示值)条件下,调节负载功率,检查直流负载过载保护 6.3.3直流负载短路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直流负载端先短路,再启动直流负载输出; a b) 直流负载端先有电压,再进行短路测试; 直流负载端连接额定功率负载,再进行短路测试 c 三种方式测试结果均应满足短路保护要求 6.4转换效率功率分析仪风力可调控制器发电机电阻注，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/T34521一2017 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人功率和输出功率其转换效率计算见式(I): Pe ×100% convert 式中转换效率; 7omve" 实测输出功率,单位为瓦(w) P Pm 实测输人功率,单位为瓦(W) 6.5可靠性测试电路如图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48h,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人电流,持续工作24h,控制器应能正常运行且无故障 6.6静态损耗正常工作情况下,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 6.7噪声控制器额定工作时,在控制器正面1m,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7dB,否则,测试数据应按照GB/T4980的要求进行修正 6.8指示调节控制器的输人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 6.9远程监控按制造商的用户手册实测控制器的监控功能 6.10外观结构要求目检控制器外观与结构应符合5.10的要求 6.11外壳防护等级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/T42082017进行验证 6.12安全要求 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/34521一2017 6.12.2绝缘电阻在常温条件下,用绝缘电阻测试仪直流500V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50Hz、有效值为1500V的交流电压或等效其峰值的2120V直流电压; 直流电路对地应能承受50Hz、有效值为500V的交流电压漏电流<30mA)或等效其峰值的710V 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1min 6.12.4防雷保护目测检查是否有防雷保护装置检验规则 7.1检验的分类控制器的检验分为出厂检验和型式检验两类 7.2出厂检验及判定规则控制器按照表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 7.3型式检验及判定规则 7.3.1型式检验具有下列情况之一的应做型式检验制造厂第一次试制或小批量试生产时; aa b) 产品停产超过三年以上恢复生产转厂生产; c 正式生产后,如结构、材料、工艺有较大变化,可能影响性能; d 出厂检验的结果与上次型式检验有较大差异时 e fD 质量监督或认证机构要求进行型式检验时 7.3.2判定规则抽样方案按GBT388.1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 判定规则当被检验类的不合格数小于或等于Ac时,该类判定为合格 aa 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 c
GB/T34521一2017 表1检验项目技术要求章条号试验方法章条号类别序号检验项目出厂检验型式检验输出过电压保护 5.2.1 6.2.l 5.2.2 输出过电流保护 6.2.2 6.2.3 5.2.3 输出开路保护欠电压(LVD)保护 5.3.l 6.3. 直流负载过载保护 5.3.2 6.3.2 直流负载短路保护 5.3.3 6,3.3 转换效率 5,4 6.4 可靠性 5.5 6.5 5.12.1.l 6.12.1.1 自动制动 10 手动制动 5,12.1.2 6.12.1.2 绝缘电阻 5.12.2 6.12.2 12 绝缘强度 5.12.3 6.12.3 13 防雷保护 5.12.5 6.12.5 温度补偿 5.2.5 6.,2.5 静态损耗 5.6 6.6 噪声 5.7 6.7 17 5.8 6.8 指示 8 远程监控 5.9 6.9 低温工作 5.1.l 6.1.1.1 l9 B 20 高温工作 5.1.l 6.1.1.2 21 恒定湿热 5.1.l 6.1.1.3 耐振动性能 22 5.1l.2 6.1.2 5.1.3 特殊使用条件 23 6.l.3 24 外观结构要求 5.10 6.10 25 外壳防护等级 5.11 6.1 表2抽样方案及判定规则检验项目类别 B 检验项目数 13 12 检查水平般检验水平I 样本量n 40 接收质量限(AQL) 6.5 Ac Re 10
GB/34521一2017 文件要求 8.1概述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 8.2安装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安装环境、安装位置的要求; a 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 8.3操作操作文件应包含以下信息指示灯、显示屏说明; a b) 控制器的设置和调节方法的说明 8.4维护维护文件应包含以下信息保证安全所需要的定期维护周期和说明; aa b) 故障现象,排查方法以及解决方案，控制器安装位置变动时操作说明; c d)安全的清洁方式说明标识包装、,运输、贮存 g.1设备标识设备应有下列清晰的标识设备名称; a b 型号和商标; 设备唯一序列号; c 主要参数 d 制造厂; ee f 设备出厂日期; 引线端或引线的极性标识 g h)安全标识 11
GB/T34521一2017 9.2包装包装应满足下列要求: 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/T191的 a 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 9.3运输运输应符合下列要求: 运输中,应有遮篷,不应有剧烈振动、撞击等; a b)运输或搬运过程中应轻拿轻放 9.4贮存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一40C一70C,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 12

小型风力发电机组用控制器GB/T34521-2017详解

随着全球环境意识的增强和可再生能源产业的不断发展，小型风力发电机组作为一种新型的清洁能源发电设备，受到越来越多的关注。而控制器则是小型风力发电机组中至关重要的部件之一，它主要负责控制风力发电机组的运行状态，保证其安全稳定地运行。

一、标准概述

GB/T34521-2017《小型风力发电机组用控制器》是由中国国家标准化管理委员会发布的标准，它规定了小型风力发电机组用控制器的技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存等方面的内容。

二、技术要求

根据GB/T34521-2017的规定，小型风力发电机组用控制器应具备以下技术要求：

具有过载保护和短路保护功能；
具有电池充电管理功能，能够控制电池的充电状态；
具有输出电压、电流、功率等参数监测功能，能够实时监测风力发电机组的运行状态；
具有通信接口，能够与其他设备进行数据通信。

三、试验方法

GB/T34521-2017对小型风力发电机组用控制器的试验方法也进行了详细的规定，主要包括：

外观检查；
标称输入电压和频率测试；
过载保护和短路保护测试；
电池充电管理功能测试；
输出电压、电流、功率等参数监测功能测试；
可靠性试验等。

除此之外，GB/T34521-2017还规定了小型风力发电机组用控制器的检验规则、标志、包装、运输、贮存等方面的内容，以保证产品的质量和安全性。

四、结语

小型风力发电机组用控制器GB/T34521-2017是针对小型风力发电系统设计的控制器标准，其技术要求、试验方法等相关内容的规定有助于确保小型风力发电系统的稳定运行和能量的高效利用。同时，对于生产厂家来说，遵循该标准也有助于提升产品品质和市场竞争力。