对MW级风机液压变桨距控制技术的研究.pdf

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1、对MW级风机液压变桨距控制技术的研究李志萍青岛市黄岛区职业教育中心(原胶南市职业中专)266400~【摘要】对Mw级风机液压变桨距控制主要是为了降低由于风剪切、／]ymy；1：——一——：一VI(2一)塔影效应、湍流等引起的Mw级风机的不平衡受力荷载。本文介绍TMW级风ZZZ‘。机的运行特性和各种控制方式，分析了风机的气动特性，阐述了液压变浆其中，V为通过风轮截面A的速度，V为风轮后方的风速。则E可以距系统的组成和工作过程，就液压变浆距控制技术展开深入研究。认为是V的函数，对dE／dv：求导，可以得到风轮能够吸收的最大风能【关键词lMw级风

2、机；液压变浆距；控制x=蔷引言取风能利用系数。其中，E为单位时间内风轮吸收的风能，2009年，我国提出建设坚强智能电网的战略规划，在建设智能电网E为通过风轮旋转面的全部风能。根据贝叶斯理论可得理想风轮的最的背景下，风力发电作为优质新能源得到了迅猛的发展，MW级风机是大理论效率为：C=％一593，也即：即使能够无损的吸收全部风能，目前陆地风电场的主流机型，随着电网规模的不断扩大，风电机组也向也仅有约59．3％的能量被风机利用。着大型化和规模化发展，对Mw级风机液压变桨距控制技术的研究成2．2最大风能的捕获为热点。风能的利用系数可以为风电机组叶

3、尖速比旯和浆距角的函数，一MW级风机的变桨距技术分析可以近似表示为：Cp：(0_44m7s『!!：m00184(^1．1MW级风机的运行特性风能是一种清洁的可再生能源，也是目前最有发展前景的新能源。可见：桨距角固定时，存在一个最优的叶尖速比五，使得风能的伴随世界能源需求持续增长，大量的陆地和海上风电场投入使用，风力利用系数C。取得最大值，当叶尖速比固定时，桨距角=0。时，风能的发电机组的凤轮直径不断增大，受到风剪切、塔影效应、湍流等因素的利用系数c。较大，随着的逐渐增大，C。将不断下降。影响也不断增大，运行时的不平衡受力荷载也随之增加，同时

4、，机组在据此，得出MW级风机的液压变桨距控制原理：通过改变桨距角运行时，如果进行改变桨距、风机刹车、偏航、脱网等控制时，也会引起来改变风机桨距，进而改变风轮的转速进行变桨控制，当风速在额相应位置的负载变化，从而带来整个风电机组的受力变化。定风速以下时，保持桨距角=0。，使得风能的利用系数C达到最大值，基于此，风力发电机组的控制技术也不断革新，从传统的定桨距控获得最大风速；当风速大干额定风速时，进行变桨控制不断调节桨距制发展到变桨距控制，以更好的降低风力发电机组的不平衡受力载荷，角，捕获最大风功率，使风机的输出功率稳定在额定功率。提升对风能量

5、的利用率，以适应电网发展的需求。三．对MW级液压变桨距控制技术的研究1．2MW级风机的控制方式3．1液压变桨距系统的组成变桨距控制和定桨距控制是风力机功率的两种主要控制方式，变如下图1所示为风机液压变桨距系统的组成：桨距控制是指风机的叶片绕着安装轴旋转，风机的桨距角不断变化来获得最佳的气动特性，从而改善浆叶和风机的受力状况。由于变桨距控制具有良好的起动和制动性能，因此对风能的利用系统较高，当功率达角到额定功率点以上时，风机具有平稳的输出功率。基于此，目前大型的Mw级风机多采用变桨距控制方式。根据风机变桨距原理不同，又可以将风电机组变桨方式分

6、为液压变桨(如丹麦的VESTAs)和电动变桨(如美国GE)两种。其中，液压变桨是通过液体压力来驱动执行机构进行变桨控制，电动变桨是通过伺服电机驱动齿轮来进行变桨控制。对于Mw级风机来说，由于其叶片的风机液压变桨距是一个自动控制系统，包括变桨控制器、D／A转换长度、质量、体积都相对较大，因此变桨时所需要的力矩也随之变大，器、液压控制单元、执行机构、位移传感器等。其中，变桨控制器接受变与电动变桨相比，液压系统能够提供较大力矩，因此，目前大型的MW桨指令并控制伺服阀；Pnl：k例阀，并对桨距信号进行监控。伺服阀、比例级风机的同步变桨距伺服系统中，

7、较多的采用了液压变桨方式。阀、液压缸是变桨控制的执行机构，用来快速执行变桨控制指令，要求液压变桨距根据驱动形式的差异，又可以分为叶片单独变桨距和具有良好的跟随性，位移传感器用来检测桨距角的变化量。变桨距控制统一变桨距两种方式，在大型的Mw级别风机中，独立变桨距使用较系统实际上是一个位置伺服系统，通过控制器向每个浆叶发送变桨指多，风机的每个叶片根据自己的控制策略来独立的变化桨距角D，目前令，并进行信号指令的传送和工作状态的通讯。常用的是桨叶加速度信号或桨叶方位角信号两种控制策略，以电液变桨3．2液压变桨距系统的工作过程距为例，主控制器和轮毂内

8、的液压系统控制器通过现场总线连接，辅以设风电场所在地风速为V，风机的额定风速为V，风机的切入风速传感器，来实现桨叶的精确变桨的目的。风力发电系统是一个多变量、非为vc，风机的切出