变桨系统
变桨工作原理
变桨工作原理一、引言变桨是风力发电机组中非常重要的一个环节，它能够根据风力的大小和方向调整叶片的角度，以优化风能的利用效率。
本文将详细介绍变桨的工作原理，包括变桨系统的组成、工作过程以及相关的控制策略。
二、变桨系统的组成1. 变桨驱动装置：变桨驱动装置通常由电机、减速器和传动装置组成。
电机提供驱动力，减速器将电机的高速旋转转换为适合叶片转动的低速旋转，传动装置将低速旋转传递给叶片。
2. 叶片：叶片是变桨系统中的核心部件，通常由复合材料制成。
叶片的角度可以根据风力的大小和方向进行调整，以最大限度地捕捉风能。
3. 变桨控制器：变桨控制器是整个变桨系统的大脑，它通过传感器获取风速、风向和叶片角度等信息，并根据预设的控制策略来调整叶片的角度。
变桨控制器还可以监测风力发电机组的运行状态，并保护系统免受过载和故障的影响。
三、变桨的工作过程1. 风速检测：变桨系统首先通过风速传感器检测当前的风速。
风速传感器通常安装在风力发电机组的顶部，能够准确测量风的速度。
2. 风向检测：风力发电机组还配备了风向传感器，用于检测风的方向。
风向传感器通常安装在风力发电机组的前部，能够指示风的方向。
3. 控制策略判断：变桨控制器根据风速和风向的信息，以及预设的控制策略，判断当前应该采取的控制动作。
控制策略可以根据不同的风力发电机组和环境条件进行调整，以实现最佳的发电效果。
4. 叶片角度调整：根据控制策略的判断，变桨控制器通过变桨驱动装置调整叶片的角度。
当风速较小或风向变化较小时，叶片角度可以保持不变；当风速较大或风向变化较大时，叶片角度会相应调整，以最大限度地捕捉风能。
5. 发电效果监测：变桨控制器还会监测风力发电机组的发电效果，包括输出功率、电压和电流等参数。
通过实时监测和分析这些参数，可以及时发现系统故障，并采取相应的措施进行修复。
四、变桨的控制策略1. 常规控制策略：常规控制策略是最基本的变桨控制方式，它根据风速的大小来调整叶片的角度。
变桨系统讲解
解析原理
通过变桨图纸，分析解析出以下电源的走向 400V 230V 24V 通过各电源走向了解变桨系统工作原理。
400V电源走向
滑环（400V) 变桨电机 230V
ALEX1
ALER2& ALER3
ห้องสมุดไป่ตู้
加热&加热监测&风扇&brake&PUMP（ALEX3) 400V电压监测
230V电源走向
加热：6个柜（250W），小于20°启动，大于70°停
止；电机加热（50W） 风扇：电机冷却风扇（140W）大于70°启动，小于 50°停止 刹车 加热监测 润滑泵(轴承润滑和变桨齿轮润滑） 整流（alex2） 288VDC去给电池battery1&2&3充电
24V电源来源
中控再给电机编码器
Battery Volatge（288VDC)变换成24V Alex1(24V) alex3 alex2 滑环（主要是安全链的信号）
滑环230V
照明
变桨系统采用直流电机（串励），三相电经
pitchmaster内整流器整流出直流300V，直流输出两相 U、V通过2V1（导向桥）调节到达电机，再由中控给 信号，通过电机工作控制变桨角度，当变桨电机需反 转时，通过pitchmaster内部控制，将U、V两相输出输 入对换，实现电机的反转。在失电及安全链动作情况 下，由电池供电（288V DC），继而确保了风机安全顺 桨。
变桨系统
变桨原理： 1）变桨系统接收风力发电机组主控系统的指今, 调节、
转动风机的叶片到指定角度: -在额定风速之下，将桨叶全开，最大限度捕获风能， 保证空气动力效率 -达到及额定风速之上，根据主控器指令调节叶片角度， 保证机组的输出功率。 2）超过安全风速时或紧急情况下, 旋转桨叶到安全位 置,保护风力发电机组, 实现安全停车功能
变桨系统原理及维护
变桨系统原理及维护变桨系统是风力发电系统中的核心部件，用于控制风机的叶片角度，以适应不同风速下的转速和输出功率。
它由电气控制系统、机械传动系统和叶片角度测量系统组成。
本文将介绍变桨系统的原理和维护。
首先，变桨系统的原理是根据环境气象条件和主轴转速实时监测风力发电机的转速和功率输出，通过调整叶片角度控制风机的输出功率。
当风速较低时，变桨系统将自动调整叶片角度，使风机转矩增加，从而提高转速和功率输出；当风速较高时，变桨系统将减小叶片角度，减少风机转矩，以防止过载。
变桨系统的主要任务是保证风机在不同风速下的安全运行和最大功率输出。
变桨系统的维护包括定期检查和维修工作。
首先，需要定期检查变桨系统的电气控制部件，包括传感器、控制器、电机和电缆等，确保其运行正常。
其次，需要检查机械传动系统，包括转动轴、齿轮和传动带等，保证其没有松动或磨损，并注油润滑。
同时，应定期检查叶片角度测量系统，确保测量准确，及时调整或更换传感器。
另外，还需检查电缆连接是否牢固，机械部件是否有异常噪声和振动等。
如果发现故障或异常，应及时维修或更换受损部件。
对于变桨系统的维护，还需要注意以下几点。
首先，要定期清洁变桨系统的尘埃和污垢，以防止对系统运行产生干扰。
其次，应定期校准传感器，确保测量准确。
此外，需要备好备件，以备紧急更换。
在维护期间，应使用专业工具和设备，以确保操作安全和有效。
最后，为了保证变桨系统的正常运行和延长使用寿命，还应定期对系统进行性能测试和分析，通过数据监测和故障诊断，及时发现和解决潜在问题。
此外，还应进行系统的升级和改进，以适应新的技术和需求。
总之，变桨系统是风力发电系统中不可缺少的关键部件，通过调整叶片角度实现对风机输出功率的控制。
正确维护和保养变桨系统可以保证其正常运行和延长使用寿命，同时还需不断通过技术升级和改进提高系统性能和可靠性。
变桨系统的工作原理
变桨系统的工作原理
变桨系统是指风力发电机组中的一种机电系统，用于调整叶片的角度，以最大化风能转化为机械能，并通过发电机产生电能。
这种系统通常由以下几个主要部件组成：
1. 变桨驱动机构：由电机、减速器和传动装置组成。
电机通过传动装置将转动力传递给叶片的桨叶根部，驱使桨叶进行转动。
2. 桨叶角度传感器：用于感知当前桨叶的角度。
常见的传感器包括光电编码器、霍尔传感器等。
传感器将角度信息发送给控制系统。
3. 控制系统：根据风速、转速和其他相关参数，通过对桨叶角度进行调整，以最大化风能转化效率。
控制系统通常包括主控制器、数据采集系统和执行器。
主控制器负责处理和分析传感器数据，并制定相应的桨叶调整策略。
数据采集系统用于实时监测发电机组的工作状态，并将数据传输给主控制器。
执行器根据主控制器的指令，调整变桨系统的工作状态。
整个系统的工作流程如下：
1. 控制系统通过数据采集系统获取当前的风速和转速等参数。
2. 主控制器根据当前的参数，计算出最优的桨叶角度。
3. 主控制器将桨叶角度指令发送给执行器。
4. 执行器根据指令，调整变桨驱动机构中的电机工作状态，实现桨叶角度的调整。
5. 变桨驱动机构将桨叶转到指定的角度。
6. 控制系统持续监测风速和转速等参数，并不断更新桨叶角度，以确保风能转化效率的最大化。
通过不断调整桨叶角度，变桨系统能够根据当前的风速和转速，使得风能能够以最高效率地转化为机械能，从而提高风力发电机组的发电效率。
变桨系统介绍
变桨系统介绍一、变桨系统变桨距是指风力发电机安装在轮毂上的叶片借助控制技术和动力系统改变桨距角的大小改变叶片气动特性，使桨叶在整机受力状况大为改善。
变桨距机构就是在额定风速附近（以上）,依据风速的变化随时调节浆距角，控制吸收的机械能，一方面保证获取最大的能量（与额定功率对应）。
同是减少风力对风力机的冲击。
在并网过程中，还可以实现快速无冲击并网。
变桨距控制与变速恒频技术相配合，最终提高了整个风力发电系统的发电效率和电能质量。
电动变桨距系统就是可以允许3个浆叶独立实现变桨，它提供给风力发电机组功率输出和足够的刹车制动能力。
这样可以避免过载对风机的破坏。
我们都知道我们的每个变桨盘都有一个超级电容和伺服电机放置在轮毂处，每支桨叶一套，当然超级电容放置在变桨控制柜里。
控制柜放置在轮毂与叶片连接处。
整个系统的通信总线和电缆靠滑环与主控连接。
主控与变桨盘通过现场总线通讯，达到控制3个独立的变将装置的目的。
主控根据风速，发电机功率和转速等，把命令值发送到变桨距控制系统，并且电动变桨距系统把实际值和运行状况反馈到主控器。
还有就是电动变桨系统必须能够满足快速响应主控的命令。
有独立工作的变桨距系统，高性能的同步机控制，安全可靠的要求。
下面就从机械和伺服驱动2个部分介绍一下电动变桨距系统。
二、机械部分不同与液压驱动变桨系统。
电动变桨距系统采用3个桨叶分别带有独立的电驱动变桨系统，机械部分包括回转支承，张紧轮齿形带。
回转支承的内环安装在叶片上，叶片轴承的外环固定在轮毂上。
当电驱动变桨距系统上电以后，电动机带动小齿旋转，而小齿带动齿型带，从而带动变桨盘的内环与叶片一起旋转。
实现了改变桨距的目的。
电动变桨距一般包括伺服电动机，伺服驱动器（也就是我们所说的NG5），超级电容，齿型盘，齿型带，传感器等部分组成。
三、伺服驱动部分矢量控制技术解决了交流电动机在伺服驱动中的动态控制问题，使交流伺服驱动系统得性能可与直流驱动系统相媲美。
变桨系统介绍范文
变桨系统介绍范文变桨系统是风力发电机组中的重要组成部分，主要用于调节和控制风力发电机的桨叶角度，以实现风力发电机的最佳风能捕捉和发电效率。
本文将详细介绍变桨系统的工作原理、组成部分、类型和应用。
一、工作原理变桨系统的主要工作原理是根据风力发电机的工作状态和风速的变化来调整桨叶角度，从而确保风能的最大化转换和最佳发电效率。
当风速较低时，变桨系统会调整桨叶角度使风能更好地捕捉并转化为机械能；当风速较高时，变桨系统会调整桨叶角度以减小风力对发电机组的影响，保证发电机组的安全运行。
二、组成部分1.桨叶：桨叶是变桨系统的核心部分，主要由复合材料制成，具有轻质、高强度和耐腐蚀的特点。
桨叶的角度调节直接影响到风能捕捉和发电效率。
2.变桨机构：变桨机构是用于调整桨叶角度的装置。
常见的变桨机构有液压变桨机构、电动变桨机构和气动变桨机构等。
液压变桨机构是目前应用最广泛的一种，可以通过液压系统实现桨叶角度的快速调整。
3.桨叶角度传感器：桨叶角度传感器用于测量桨叶的实际角度，并将数据传输给变桨控制系统，以实现对桨叶角度的准确控制。
4.变桨控制系统：变桨控制系统是整个变桨系统的核心，负责接收和处理来自桨叶角度传感器的数据，并根据风速和发电机组的工作状态来调整桨叶角度。
三、类型1.常规变桨系统：常规变桨系统通过调整桨叶角度来响应风速变化，以实现风能捕捉和发电效率的最大化。
常见的常规变桨系统包括液压变桨系统和电动变桨系统。
2.主动变桨系统：主动变桨系统是基于外部风速信息来主动调整桨叶角度的变桨系统。
通过接收来自气象站或其他风速监测设备的风速信息，主动变桨系统可以根据实时风速变化来调整桨叶角度，以实现最佳风能捕捉和发电效率。
3.响应变桨系统：响应变桨系统是基于发电机组内部状态变化来调整桨叶角度的变桨系统。
它通过监测发电机组的负载情况和发电机组的机械振动等指标，调整桨叶角度以保证发电机组的安全稳定运行。
四、应用变桨系统广泛应用于风力发电机组中。
变桨系统的组成
变桨系统的组成
变桨系统通常由以下几个组成部分组成：
1. 桨叶 (blades)：变桨系统的核心组成部分，通常由玻璃纤维
复合材料或碳纤维复合材料制造而成。
桨叶的设计和形状会影响风能的利用效率和噪音水平。
2. 转子轴承 (rotor bearings)：转子轴承支持桨叶转动，并能够
承受桨叶风力和旋转时的负载。
通常采用滚动轴承或滑动轴承。
3. 变桨机构 (pitch control mechanism)：变桨机构用于调整桨叶
角度，以便在不同的风速下最大程度地利用风能。
它通常由电机、链条或齿轮系统和控制系统组成。
4. 桨轮轴 (hub)：桨叶连接到桨轮轴上，通常使用螺栓或焊接
方式固定。
桨轮轴将桨叶的旋转动力传递给风力发电机。
5. 风力发电机 (wind generator)：风力发电机将桨叶的旋转动力转化为电能。
它通常由发电机和变流器组成。
6. 控制系统 (control system)：控制系统用于监测和控制变桨系
统的运行。
它可以通过传感器获取风速和转子状态信息，并通过电控系统调整桨叶角度和发电机输出等参数。
7. 转子支架 (rotor support)：转子支架用于支撑变桨系统的转
子部分。
它通常由塔架和轮毂组成。
塔架用于支撑整个风力发电机，并使其能够高出地面，以获得更高的风速。
轮毂连接桨
叶和风力发电机部分。
以上是变桨系统的一般组成部分，不同的风力发电机设计可能略有差异。
变桨系统简介
★ 三相异步交流电机变频器 ★ 电子刹车功能 ★ CAN BUS 接口 ★ 程序存储器 ★ 额定直流输入电压60VDC ★ 最大输出电流450A ★ 开关频率8kHz ★ 环境温度-40℃~+50℃，最高工作温度90℃
※ 第一路控制轴柜加热器 ※ 第二路控制2T2输入电源
采用超级电容的变桨控制系统具有下列优点：
-充电时间短， 2分钟左右即可充满至 60V； -耐低温； -寿命长，充放电次数可达 10万次以上，寿命可长达 50年以上，真正 实现终身免维护； -超级电容随使用年限的增加，容量减小的非常小； -充电时产生的热量少； -体积小，重量轻； -无须维护； -电源管理模块作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路。
◆ 三相异步交流电动机 ◆ 额定电压：3*29VAC ◆ 额定电流：90A ◆ 额定功率：4.5kW ◆ 额定转矩：28.6Nm ◆ 额定转速：1500rpm
电机采用3x50mm2的带柔性金属网电缆，轴箱侧与电机侧可靠接地。 所有外部连接都有过压保护装置。所有的外部连接通过屏蔽电缆接地 （哈丁插头内部采用GND接地，轴箱接地采用铜条或接地螺钉）
进入紧急模式
紧急模式桨叶转到89°位置的故障包括：
(1) 本桨叶位置小于最小位置限值； (2) 本桨叶位置大于最大位置限值； (3) 转速超过最高转速限值； (4) Profibus DP通讯故障 (5) 安全链动作； (6) 主电源故障； (7) 欠压； (8) 电机堵转； (9) 变频器超温； (10)轴箱超温； (11)超级电容中间电压比较错误 (12)90°位置传感器故障； (13)3°位置传感器故障；
进入紧急模式
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电池的各个状态
BatStaDis (0): 电池状态深度负载保护
当电池电压低或者电池没有连接时，进入此状态。
BatStaGri (1): 电网掉电
UPS系统运行是启动轮毂的前提！
BatStaErr (2): 电池故障状态 Err106 电池电压高或者没有连接 Err115电池电压低或者没有连接 Err135 3次电池检测失败，低电压 Err157 不同负载的电池电压差太小 Err167 在稳定或者慢充电时，电池电压低
每50msPLC向变桨变频器发一个信息，变桨变频器进行回复 并报告自己的状态。信息传输速度比偏航变频器的传输速度要 快。当通讯出现故障时，触发安全链故障。
在安全运行与工作模式之间的转换是PLC通过CANopen完成 的。安全运行模式优先于工作模式。 手动模式通过连接手动操作盒来设置。手动模式优先于其他 两种模式。
30
电流
20
10
0 0 5000 10000 15000 (ms) 20000 25000 30000 35000
3.2 滑环
反馈信号
转速编码器
极限开关
接近开关
避雷导线 瞬间放电间隙 电刷
四、电池系统
为什么要电池单元？ 电网掉电的应急措施 为控制回路提供电源 为变桨系统提供电源
电池数据
1、 每一个叶片都可以通过变桨轴承、飞轮、减速箱、电机来 转动。通过变桨变频器控制变桨电机的转速，可以使叶片 在顺桨位置和工作机械位置中任何位置连续的工作。叶片 的原始位置是通过PLC中的控制算法计算而来。 2、 如果安全链断开，叶片向顺桨位置旋转，并使风力发电机 组的转速降下来（空气动力学刹车）。从而有效的防止叶 片在风力发电机组出现故障的时候，依然在工作位置，不 能停机的状况。 3、 当电网掉电时，电池系统可以通过直流电压为变频器供电， 同样可以完成停机作用。 4、 变桨电机和变桨机柜都安装在转动的轮毂中，电池系统与 其供电单元都安装在不存在转动的机舱内。 5、 电池系统的电源与一些信号通过滑环连接到转动的轮毂中。 变桨系统的控制通过从PLC传输信号的总线系统实现。
正常停机normal stop
.
.
.
快速停机fast stop
安全停机safety stop
紧急停机emergency stop
超速停机over speed stop
六、变桨一般性故障处理 KEB变桨系统 Lenze变桨系统
BatStaEar (7): 电池接地故障 此时：电池接触器打开 的停机方式
变桨系统有主要以下几种停机方式 – 正常停机 normal stop – 快速停机 fast stop – 安全停机 safety stop – 紧急停机 emergency stop – 超速停机 over speed stop
额定电压30×12V＝360V，容量5Ah 失电情况下可以提供3次连续的安全保障。 短时间提供电流：50A/5s 系统通过测量电池电压及温度来进行充放电，防止过充。
加热
- 温度传感器在电池柜内，并由PLC控制。当温度在零度以下时，机柜加热 启用。 - 加热控制通过PLC执行。
健康检查
电池的健康检测在一个固定的周期进行（例如：一周）。因此电池在设定好 的情况下充电，通过电压的变化来检测电池的容量。这个过程由PLC控制。
讲课题目： 风机变桨系统
检修部： 李长江
一、 变桨系统的原理与功能
1.1 变桨系统的主要功能
当风速小于目标风速时，通过调整叶片的角度，使风 力发电机组获得最为理想的能量。 当风速变化时，特别时超过额定风速后，调整叶片的 角度，控制风力发电机组的转速和功率，维持机组工作在 最佳状态。 当安全链断开时，变桨系统转向顺桨位置，从而提供 一个空气动力学的刹车作用。 通过风和叶轮的相互作用产生的阻尼震荡和摆动，使 风力发电机组的机械负载最小化。
用温度补偿电池电压限制
VolLow : = 390 - (UpsBatTem/2); (*BatVolLowLev - 0,5*Batterietemperatur [°C] VolHig : = 420 - (UpsBatTem/2); (*U_LS0 - 0,5*Batterietemperatur [°C]
程序的传输 在下载完程序后，需要重新启动变频器！
变桨变频器与PLC之间的通讯基于CANopen协议 波特率：500kbit/s CANopen设备：
PLC CANopen 主站 变桨变频器1 CANopen 从站 节点ID：10 变桨变频器2 CANopen 从站 节点ID：20 变桨变频器3 CANopen 从站 节点ID：30 偏航变频器 CANopen 从站 节点ID：90
1.5两个独立的刹车系统：电气－机械
1.6变桨系统的优点
元件的数量最小化。 刹车系统有完整的空气动力学故障保护。 轮毂内没有电池，更加安全。 可以对单个叶片控制 (IPC)。 在现有的风机上减少负载，延长了生命周期，提高了生产 效率。
二、变桨变频器
。
On/off 拨码开关，HC400、HC410设置为off HC420设置为on
1.2 变桨系统的结构
极限工作位置撞块 导流帽 轮毂 轮毂变 桨控制 柜
变桨限 位撞块
分隔壁
轮毂罩
极限工作位置 开关 变桨制动器 缓冲器 变桨接 近开关
1.3 变桨系统的实现
-从站PLC控制操作 -电气变桨系统，3个通过变频器控制的辅助马达间接变速装置 （伺服电机）。 -机舱内的电池系统。
1.4 变桨系统的工作过程
Parameter_Pitch.dw5:变桨变频器的参数文件 这个文件包含变桨变频器的所有必须的设置，包括 CANopen通讯的参数设置。必须下载到所有变桨变 频器中。 CANopen.on:为PLC设置CANopen通讯的文件 此文件包括与主站PLC的CANopen通讯的设置。它 必须要通过设置工具907 FB1131下载到PLC中。 Battery management software 此软件包括电池充电、检测、监视的程序。它是 PLC软件的一部分。 PLC pitch software 此软件包括叶片角度的计算、叶片位置的控制、变 桨系统的控制和管理。它是PLC软件的一部分。
现场吊装过程中，需要变桨操作时，应连接380VAC电源线 之后方可利用控制盒进行操作。
变桨系统故障列表
三、变桨电机、滑环
3.1变桨电机
电缆固定的不好 电缆固定的好
刹车继电器
叶片垂直向下是，变桨从0度转向86度
60
0° position
50
40 (Nm) (A)
86° position
变桨力矩
BatStaCha (3): 电池快速充电 - 电网掉电后电池放电 BatStaTes (4): 电池检测状态 - 如果电池电压高于VolLow，开始检测 - 小负载测试（连接0.8A负载） - 大负载测试（连接8A负载） BatStaRef (5): 电池慢充状态 - 电池检测后电池电压大于300V BatStaSta (6) 电池稳定状态 - 在 BatStaRef状态的24小时 - 在 BatStaRef状态后，电池电压低于VolLow的1小时后。