1.5兆瓦机组变桨控制分析

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1、北京天源科创风电技术有限责任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD浅谈1.5兆瓦机组变桨系统姓名：房宝光专业：电气工程及其自动化入职时间：2009年6月16日第10页共12页北京天源科创风电技术有限责任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD摘要风力发电机组是实现是由风能到机械能和机械能到电能两个能量转换过程的装置。风轮系统是实现风能到机械能转换的装置，发电机和变流系统则实现了

2、由机械能到电能能量转换过程。通过对变桨系统和变流系统的控制实现了风力发电机组的安全可靠运行，同时高质量的将不断变化的风能转换为频率、电压恒定的交流电并入电网。通过对变桨系统的控制，能有效的控制发电机组对风能的吸收，所以变桨系统的稳定性与可靠性是机组稳定运行关键。关键词：能量转换变桨系统变桨系统控制风能吸收第10页共12页北京天源科创风电技术有限责任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD目录摘要1目录2一、变桨距风力发电机组控制3（一）发电

3、机组的变桨距控制系统的介绍3（二）变桨系统驱动原理的介绍4二、变桨距风力发电机组控制方式分析5三、变桨距执行机构6（一）金风1.5兆瓦发电机组变桨系统机械主要元器件构成7（二）金风1.5兆瓦发电机组变桨系统电气主要元器件构成7四、变桨距系统在风力发电机组的重要性8五、概括总结10附录11参考文献12第10页共12页北京天源科创风电技术有限责任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD1.5兆瓦机组变桨距控制系统一、变桨距风力发电机组控制方式（

4、一）发电机组的变桨距控制系统的介绍金风1.5兆瓦发电机组的变桨距控制系统有两种控制方式，即并网前的桨距角控制和并网后功率控制。由于发电机的功率和风轮的速度是严格的对应关系，所以通过对风轮的速度的控制也就实现了发电机的功率控制。变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。在额定风速以上时，变桨

5、距控制可以有效的调节风力发电机组吸收功率及叶轮产生的载荷，使其不超过设计的限定值。因此为了达到了良好的效果，变桨距控制应该对风速变化的情况作出迅速的反应。金风1.5兆瓦发电机组变桨距叶轮在叶片静止的时候（顺桨）桨距角为87°，这时气流对叶片基本不产生向上的力矩作用，实际上整个叶片相当于一块阻尼板。当风速达到了额定启动风速时，变桨系统自动向0°调节桨距角，当风速持续10分钟超过3m/s，风机将自动启动，图1-1所示。当叶轮转速大于9转／分时自动并入电网。当随着风速的增加，发电机的功率也随之增加，当风速达

6、到11.7m/s时，发电机达到额定功率。在风速超出额定风速时机组通过变桨系统对机组进行恒功率控制，如图1-2所示。当风速超过22m/s并持续10分钟，将实现正常刹车，变桨系统控制叶片顺桨。当转速低于切入转速9转/分时，风力发电机组脱网。根据给定速度的参考值，调整桨距角就达到了控制功率的目的。图1-1风力发电机组启动，停止状态第10页共12页北京天源科创风电技术有限责任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD风速m/s功率kW319.6474

7、.55153.96272.17437.38658.19932.2101220111490121500131500141500151500161500171500181500191500201500211500221500图1-2变桨距发电机组功率曲线图（二）变桨系统驱动原理的介绍变桨距控制主要是通过叶片和轮毂之间的轴承机构的转动叶片来改变桨距角，由此来减小作用在叶片的提升力，以达到减小作用在风轮叶片上的扭矩和功率的目的。变桨电控系统主电路采用交流-----直流----交流回路，变桨电机采用交流异步电机

8、（见图1-3变桨驱动原理图）。变桨电机为变桨系统提供扭矩，变桨系统减速器把扭矩增大约100倍后，通过另一端的变桨小齿轮（小齿轮上固定一个齿形带，齿形带与叶片上的变桨轴承相连接），把力传递到变桨轴承上面，使变桨轴承旋转，从而改变叶片迎风角度。变桨速率或变桨电机转速的调节，采用闭环频率控制。相比采用直流电机调速的变桨控制系统，在保证调速性能的前提下，避免了直流电机存在碳刷容易磨损，维护工作量大、成本增加的缺点。变桨传动采用齿形带传动，变桨平稳，无需润滑，结构