风机变桨控制柜可行性方案(风电)).doc

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1、一、趋势判断和需求分析1、国内外现状、水平和发展趋势在2007年前后，我国风电设备的关键零部件产能严重不足，一些关键零部件存在较大的供需矛盾，严重依赖进口。而且进口关键零部件的订货周期长、价格高，关键零部件掣肘我国风电产业的发展。随着整机制造企业的迅速增加，更加激化了关键零部件与整机生产不相匹配的矛盾。在这种现状下，能否控制成本将成为企业在激烈竞争中能否胜出的关键。而控制成本的关键在于外购率，而那些只做系统整合，不能够自己生产风机主要零部件的企业，很难将成本降低。而那些可以制造发电机、叶片、齿轮箱、控制系统的企业，无疑在成本整合上更具优势。风机制造企业需要不

2、断的提高自己的零部件自制率。下表按照风机零部件构成比例列出了目前的现状。图表风机零部件构成比例零部件成本占比国产自制状态性能描述塔架26.30%已自制通常为卷钢制成风轮叶片22.20%未自制采用复合材料，经特殊设计的模具制造加工齿轮箱12.91%已自制提高峰轮轴的低转速发电机所需的高转速变频器5.01%已自制将发电机的直流电转变为交流电变压器3.59%已自制将来自单机的电力转变为电网所需的高电压发电机3.44%已自制将机械能转换为电能。偏航环2.80%已自制采用刚材制成，以支撑整个动力传动系统变桨距系统2.66%未自制调整叶片角度，使风能利用最大化主轴1.9

3、1%已自制将风轮转向力传递到齿轮箱轮毂1.37%已自制采用铸铁制造，提供插放叶片的位置机舱壳1.35%已自制质轻的玻璃钢箱体覆盖于机组系统之外制动系统1.32%已自制根据需要采用碟刹令机组停止运行偏航系统1.25%已自制使机舱旋转至迎风方向的结构风轮轴承1.22%未自制用来抵抗风力所产生的负载螺钉1.04%已自制将各个主要部件固定，须适应于极限负载电缆0.96%已自制在风电场中将单机相连至子电站2、知识产权状况和技术标准状况由上表可以看出变桨距控制系统是确保风机能量捕获，合理抵抗载荷的基本设备。由于其在风机整机中至关重要的作用，使得目前能独立提供产品的只有S

4、EG和LUST两家国外公司。国内规模化的企业约有近10家，但均为组装厂家，没有核心技术，无法在同一水平线上竞争。3、经济建设和社会发展需求能源和环境是21世纪所关注的最重要的两个主题。随着经济不断发展,必然引起石油、煤炭等自然资源枯竭、环境污染及地球温室效应的加重。人们必须把握经济增长、环境保护和能源供给这三位一体的“3E”之间的平衡关系。风电市场竞争激烈，已经是不争的事实，在此时，能否控制成本将成为企业在激烈竞争中能否胜出的关键。而控制成本的关键在于外购率，那些只做系统整合，而那些不能够自己生产风机主要零部件的企业，很难将成本降低。而那些可以制造发电机、叶

5、片、齿轮箱、控制系统的企业，无疑在成本整合上更具优势。风机制造企业需要不断的提高自己的零部件自制率。1、科学技术价值、特色联合研发国产大功率风机新型变桨控制器的科学价值在于：掌握大功率风机变桨控制器的设计技术。掌握大载荷动态位置换的控制算法。掌握大功率风机变桨控制器的制造工艺。二、研究内容和技术关键1、项目总目标项目研究的总体目标是研制一套适合工程应用的产品化的大功率风机变桨控制器系统。具有如下优点：«精度高、响应快速性能优越。«同步齐、一致性好性能稳定。«结构合理接口标准便于产业化。«性价比合理便于商业化运作。1、项目关键技术⑴、驱动器动态载荷的算法在经典

6、的算法中增加了加速度扰动量，按照日本安川公司提供的大动态载荷模型来完善算法，算法的基本流程如下图所示：⑵、电池状态的实时监控电池状态的实时监控关键在于将三个桨叶的电池充放电控制系统独立，改变LUST的三个桨叶的电池充放电控制有一套系统分时完成的状况，提高了紧急状态下的安全系数。因为终归有一个系统能让桨叶回到顺桨位置，使风机回到安全状态。充放电控制分为三种模式：主控命令、自动监控和手动应急。其功能框图如下，状态监控的信号包括：电流、电压、电池温度、柜体温度、主控命令要求、电池柜状态、手动应急要求、充放电动作、安全链信号等。⑶、安全链逻辑的控制流程安全链设计的原

7、则有以下四条：«硬件主安全链有安全继电器和PLC逻辑构成。«电池状态监控器提供第二个独立的安全回路（DC24V）。«交流电源故障时，电池状态监控器提供直流电源。（DC24V）«尽量少用电池能量，延长电池寿命。安全链逻辑框图如下：⑴、组合安装的工艺流程«防止任意旋转时松动紧固件。«模块可以方便地整体拆卸。«所有部件安装必须考虑风机特殊工况。«所有接线按排必须与原使用系统保持一致。«安装尺寸必须与原使用系统保持一致。1、项目技术路线技术路线为以现有成熟技术为基础，结合国际交流合作的成果，通过联合开发形成样机。最终独立掌握关键技术。在上述的国际交流合作总则中，日本

8、安川公司由于其驱动技术特别是大动态载荷模型算法在日本