风机变桨系统分析和研究.pdf

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1、技术与应用风机变桨系统分析和研究赵亚亮余康2苏杰罗冉冉(1．华北电力大学，河北保定071003，2．北京华电天仁电力控制技术有限公司，北京100085)摘要风机的变桨系统在风力发电机组的整个运行过程中发挥着非常重要的作用，它可以保证风机充分的利用风能，提高效率，稳定输出功率。本文简要介绍了该系统的结构及工作原理，并分析了该系统的控制方案的特点。关键词：变桨系统；风力发电机组；工作原理；控制方案AnalysisandStudyofPitchSystemaboutFanZhaoYalianglYuKa

2、ng2SuJielLuoRanran1(1NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding，Hebei071003；2BeijingHuaDianTianRenElectricPowerControlTechnologyCo．，Ltd，Beijing100085)AbstractPitchsystemoffanplaysaveryimportantroleinwindturbineduringtheentireoperation，Itwillensurethatf

3、ancanbefulluseofwindenerg~improveeficiency，bestableoutputpower．Thispaperintroducesthesystemstructureandworkingprinciple，andanalyzesthecharacteristicsofthesystem’Scontrolscheme．Keywords：pitchsystem；windturbine；workingprinciple；controlscheme近年来，随着全球面临的资

4、源枯竭和人类环保意在风机启动过程中，变桨系统控制桨叶的角度以实识的增强，风能作为一种可再生、绿色能源越来越受现风机依靠风力自行启动；在风机正常运行过程中，到人们关注。在可再生新能源中，风力发电是世界上变桨系统控制桨叶的角度以实现达到额定风速后风公认的最接近商业化的可再生能源技术，所以许多国机维持满负荷稳定运行，不过载；在风机正常或紧家开始着手开发风能，风力发电已经发展成为一个比急停机时，变桨系统控制桨叶转到预定安全位置，较成熟的产业【2】。伴随着我国“十二五”计划的出台，实现空气动力刹车，确保风机

5、安全停运。该变桨系我国风能开发利用进出了一个崭新的阶段。统的总体结构如图1所示。变速变桨距风力发电机组成为大型风力发电机组研发和应用的主流机型。与定桨距风力发电机组相比，变桨距风力发电机组具有在额定功率点以上输出功率平稳、相同功率机组额定风速低、不受气流密度变化等环境因素影响和良好的启动和制动性能等优点。变桨距风力机是指整个叶片绕叶片中心轴旋转，使叶片功角在一定范围内变化，以便调节输出功率不超过设计容许的值。在机组出现故障时，需要紧急停机，一般应先使叶片顺桨，这样机组结构中受力小，可以保证机组运行

6、的安全可靠性。本文依托华电天仁公司的变桨系统，对其进行了比较详细的介绍。1变桨系统的功能原理风电变桨控制系统是Mw级以上风力发电机组图1总体结构图控制和保护的重要装置，是风机停机的主刹车系统。2011年第9期电鼍获I33技术与应用包括三个相对独立的变桨轴箱，分别编号为轴2．2低电压穿越箱A、轴箱B和轴箱C，以及与各轴箱连接的伺服低电压穿越就是指风力发电机的端电压降低到电机、位置传感器和限位开关。每个轴箱单独控制一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行，甚争还一个桨叶，轴箱与轴箱、轴箱与电机之间通过电

7、缆可为系统提供一定无功以帮助系统恢复电压的能力。连接。电机通过减速箱连接至桨叶法兰齿轮。电机具有低电压穿越能力的风力发电机町躲过保护动作减速齿轮和法兰齿轮装置为轮毂部件。时间，故障切除后恢复正常运行。这呵大大减少风电系统的原理结构如图2所示。机组在故障时反复并网次数，减少对电网的冲。当变桨系统交流失电或故障时，整个变桨系统切为超级电容供电，8s后进入紧急模式，变桨系统顺桨到安全位置。完全满足低电压穿越(LVRT)的要求。这种控制策略能使变桨系统实现低电穿越功能，维护电网安全稳定运行。3校零与tea

8、ch操作3．1校零1)变桨系统正常上电，与风机主控通信l正常，图2原理结构图将轴箱全切为手动模式。2控制方案的设计2)在另外两个桨叶在安全位置的前提卜，将奉桨叶手动操作至机械零位(叶片角度刻度指示天仁1．5G变桨系统采用三柜制设计理念，系统零度))。包括三个基本相同的控制柜，它采用了先进的交流3)编码器校零短接，观察当前Pitchsystem卜伺服控制技术和超级电容电源后备技术，动态响应桨叶角度值是否变为0，如果是则校零成功，此时能力强，定位精度高，具有集成度高、可靠性高、当前零位