风轮轮毂与变桨距系统
【风力发电机组主要系统】风电机组变桨系统介绍
2、编码器故障
• 现象： 编码器跳变，或者编码器通讯不正常
• 原因： 1）编码器受到强电磁干扰引起跳变，尤其是磁感应式编码器
；2）机械振动或者受力过大导致损坏；3）编码器电源没电（对 于电子式绝对值编码器而言）。 解决方案：更换编码器，如果是强电磁干扰引起的跳变解决干扰 源问题，也可以更换光电式编码器。
7、变桨主控通讯故障
现象：
通讯中断，或通讯时断时续，或偶尔的通讯中断 原因： 1）线路的干扰引起的通讯故障，时断时续； 2）通讯协议不完善导致； 3）滑环进油，进尘土导致通讯时断时续。 4）设备硬件本身问题，有些厂家PLC兼容性不高，导致主控 变桨无法正常通讯
5、变桨跟随故障
现象：
变桨速度较大时实际桨距角值与主控给定偏差较大 原因： 1) 变桨位置控制参数未达到最优，动态响应差； 2）变桨系统检测到内部故障自主顺桨，导致与主控给定指令 不同。 3）变桨系统伺服机构如电机，编码器，驱动器等部件故障， 导致无法跟随给定位置。
6、变桨电机温度高
现象： 变桨电机温度高于报警值 原因： 1）温度传感器异常或者检测回路断线，无法正确反映实际温 度 2）散热风扇故障或者风扇供电断路，造成风扇运行异常，没 有起到电机散热作用 3）电机载荷变大，例如冬变桨齿轮箱油凝固导致，或变桨传 动环节问题，长期过载运行。
3、伺服驱动器故障
现象：伺服驱动器就绪信号丢失，无法驱动电机。 原因：变桨电机速度反馈信号丢失；2）主电源异常；3）控制电 源异常；4）驱动器输出与电机主电路接反；5）变桨电机温度反 馈信号丢失6）制动电阻未连接
4、伺服驱动器烧毁
现象：伺服驱动器烧毁 原因：1）过电压；2）输出短路导致IGBT烧毁；3）浪涌导致前 端防雷器件烧毁4）潮湿或绝缘强度不够导致电气击穿；5）金属 部件如螺钉等在变桨系统旋转过程中脱落，导致短路。
变桨系统1
1.变桨轴承与轮毂连接
规格
强度 数量 其它
M30×290
10.9 48×3=144 HytorcXLT3 SW46mm； Ma=1750 Nm
2.变桨轴承用螺栓（包括安装撞块）
规格 强度 M30 10.9
数量 其它
54×3=162 HytorcXLT3 46mm套筒
3.齿轮安装压板
规格 M20x50(全螺纹) 强度 10.9S 数量 1×3=3
变桨系统
风速过大，超过额定风速时，如果叶片迎角 不变，机组将受到的过大的风力载荷，发电机等 零部件也将过载。
变桨系统
变桨机构就是在额定风速附近(以上)，依据风速的 变化随时调节桨距角，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)，同时减少风力对 风力机的冲击。在并网过程中，变桨距控制还可实现 快速无冲击并网。变桨距控制系统与变速恒频技术相 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。
图4 变桨轴承附件
接近开关的工作原理 当叶片变桨趋近于顺桨位置时，接近撞快上的感应片 会运行到接近开关上方。接近开关接受到信号后会传递 给变桨系统，提示叶片已处于顺桨位置。此时变桨电机 减速，直至顺桨动作完成，以保护变桨系统，保证系统 正常运行。
5 限位开关的工作原理 当变桨轴承趋于极限工作位置时，极限工作位置 撞块就会运行到限位开关上方，与限位开关撞杆作 用，限位开关撞杆安装在限位开关上，当其受到撞 击后，限位开关会把信号通过电缆传递给变频柜， 提示变桨轴承已经处于极限工作位置。
当动态失速时连续气流变化情况
失速调节风电机组叶片安装角度变化的功率特性
上图中，大风下超过20m/s风速时，失速消失，而功 率又达到额定值，而且会进一步提高。 此时必须在失速机组中设计一套刹车装置在某一风速 下刹车，一面飞车。 与变桨距机组相比，失速机产生的轴向推力会在超过 额定风速后，随风速增加而增加，而且在功率恒定或稍微 下降时也仍然增加。因此，失速机的机身和塔架与变桨距 机组相比所受载荷要高。
风力发电机组变桨距控制系统的研究
风力发电机组变桨距控制系统的研究风力发电机组变桨距控制系统的研究近年来，随着环境问题的加剧和清洁能源的重要性逐渐凸显，风力发电作为一种潜在的可再生能源广泛应用。
风力发电机组是将风能转化为电能的关键设备，而变桨距控制系统则是提高风力发电效率的重要技术手段之一。
本文将对风力发电机组变桨距控制系统的研究进行探讨，从控制系统的结构、控制策略以及实际运行效果等方面进行分析。
1. 控制系统的结构风力发电机组的变桨距控制系统主要由传感器、执行器、控制器和信号传输部分组成。
传感器用于感知风力、转速以及叶片位置等信息，将这些信息传递给控制器。
控制器根据传感器获取的信息，通过控制策略对执行器发出信号，调节叶片角度，从而实现对风力发电机组的变桨距控制。
2. 控制策略目前，常用的控制策略主要有定角度控制和最大功率控制两种。
定角度控制是通过固定叶片角度来控制风力发电机组的输出功率，通常适用于恒定风速下的风机运行。
而最大功率控制则是根据风速大小实时调整叶片角度，以实现风力发电机组在不同风速下的最佳输出功率。
最大功率控制策略可以提高风力发电机组的效率，适应不同风速环境，并降低对外部条件的敏感性。
3. 实际运行效果根据实际应用情况和研究成果分析，风力发电机组的变桨距控制系统在提高发电效率、保护设备安全方面取得了显著效果。
通过使用最大功率控制策略，风力发电机组可以根据风速变化实时调整叶片角度，充分利用风能，并在恶劣天气条件下及时响应，减轻设备负荷。
同时，变桨距控制系统的应用也大大降低了由于风电机组运行时桨叶受损引起的事故风险，增加了设备的可靠性和安全性。
4. 研究展望尽管风力发电机组变桨距控制系统已取得一定的研究进展，但仍存在一些挑战和待解决的问题。
首先，尽管最大功率控制策略可以提高发电效率，但在不同风速区间的切换问题仍需要进一步优化。
其次，传感器的稳定性和可靠性也是需要关注的焦点，特别是在恶劣环境下的应用。
另外，随着风力发电技术的发展，新型的控制策略和技术工具也需要不断研发和应用，以进一步提高风力发电机组的性能和可靠性。
风电机组轮毂及变桨系统规程
风电机组轮毂及变桨系统规程1 简介轮毂与变桨系统的作用就是将风能转换成旋转的机械能，并依据风速大小实现三个叶片独立变桨，确保风力发电机组在宽广的风速范围内都具有较高的风能利用率。
变桨系统的中控箱和轴控箱对变桨电机进行联合控制，使风轮转速保证届时风速下的最大功率输出；当风速超过额定风速时，变桨系统调整叶片角度，使风轮转速恒定在一个数值上，这样就减少了转速变化对风机零部件及电网的冲击。
除控制功率输出，变桨系统还是风机最重要的主制动系统。
三个叶片都可独立变桨并带有备用电池电源。
理论上三个叶片中的一个转动到顺桨位置，就可以实现制动，与高速轴制动器共同作用可以安全地使风机停转。
中央控制箱负责协调三个变桨驱动箱同步工作，并使用控制电缆、通讯电缆通过滑环与机舱控制柜进行动力和通讯传输。
2 构成示意图3 注意事项首次维护应在风机动态调试完毕且正常运行7——10天后进行；以后每6个月进行一次。
轮毂与变桨系统的维护和检修工作，必须由明阳风电公司技术人员或接受过明阳风电公司培训并得到认可的人员完成。
在进行维护和检修工作时，必须严格执行《轮毂与变桨系统检修卡》上的每项内容，认真填写检修记录。
在进行维护和检修前必须：阅读《MY1.5s安全手册》，所有操作必须严格遵守《MY1.5s安全手册》。
如果环境温度低于-20 ℃，不得进行维护和检修工作。
如果超过下述的任何一个限定，必须立即停止工作：a) 叶片位于工作位置和顺桨位置之间的任何位置5-分钟平均值(平均风速) ＞10 m/s5-秒平均值 (阵风速度) ＞19 m/sb) 叶片顺桨,主轴锁定装置已经启动并已可靠锁定风轮：5-分钟平均值(平均风速) ＞18 m/s5-秒平均值 (阵风速度) ＞27 m/s重要提示：对风轮进行任何维护和检修，必须首先使风机停转，高速轴制动器处于制动状态并用主轴锁定装置锁定风轮后方可进入轮毂内部。
如特殊情况，需在风机处于工作状态或变桨机构处于转动状态下进行维护和检修时（如检查齿轮副啮合、电机噪音、振动等状态时），必须确保有人守在紧急开关旁，可随时按下开关，使系统停机。
风力发电机组变桨矩系统的
2023-11-09contents •风力发电机组概述•变桨矩系统概述•变桨矩系统的主要部件•变桨矩系统的控制策略•变桨矩系统的优化与改进建议•变桨矩系统的应用与发展趋势目录01风力发电机组概述风力发电机组是一种将风能转化为电能的系统，由风轮、发电机、塔筒等主要部件组成。
定义具有可再生、清洁、无污染等特点，是绿色能源领域的重要组成部分。
特点风力发电机组的定义与特点风轮叶片在风的驱动下旋转，将风能转化为机械能。
风的捕获机械能的转化电能的输出风轮通过主轴将机械能传递到齿轮箱，再由齿轮箱将机械能转化为电能。
发电机将机械能转化为电能，通过电缆输送到电网。
03风力发电机组的工作原理0201分类根据风力发电机组容量、功率等级、转速等因素，可以分为恒速型、变速型等不同类型。
组成风力发电机组主要由风轮、发电机、塔筒、齿轮箱、控制系统等组成。
风力发电机组的分类与组成02变桨矩系统概述变桨矩系统定义变桨矩系统是一种用于控制风力发电机组功率输出的装置，它可以根据风速和发电机组运行状态，改变桨叶的桨距角，从而控制风能捕获量。
变桨矩系统特点变桨矩系统具有高精度、高可靠性、高效能等特点，它能够实现快速响应、平稳控制，确保风力发电机组在复杂风况下的稳定运行。
变桨矩系统的定义与特点变桨矩系统的作用与重要性变桨矩系统的作用变桨矩系统的主要作用是调节发电机组的功率输出，以适应不同的风速和负荷条件。
它可以通过改变桨叶的桨距角，控制风能捕获量，从而降低载荷、提高发电效率。
变桨矩系统的重要性由于风力发电机组面临的风况复杂多变，因此变桨矩系统的应用对于确保发电机组的稳定运行至关重要。
它不仅可以提高风能利用率，降低载荷，还可以延长发电机组的使用寿命。
变桨矩系统的组成变桨矩系统通常由变桨电机、减速箱、轴承、传感器等组成。
其中，变桨电机是驱动桨叶变桨的核心部件，减速箱用于将电机的转速降低到适合桨叶旋转的速度，轴承用于支撑桨叶并确保其灵活旋转，传感器则用于监测变桨系统的运行状态。
风力发电机组及应用：第六章变桨距系统
变桨系统分布结构
变桨电机1
90度限位开关 0度接近开关
旋转编码器 电磁刹车 动力电源线
变桨柜1
滑环
连接器
变桨电机2
90度限位开关 0度接近开关
旋转编码器 电磁刹车 动力电源线
变桨柜1
变桨电机3
90度限位开关 0度接近开关
旋转编码器 电磁刹车 动力电源线
变桨柜1
变桨系统驱动原理
状态 自动/手动切换
编 码 电机 器
机械部分
减速比 减速机
回转支承 及小齿
叶片 齿数比
回转支承内齿圈
变桨距系统
电动变桨距伺服系统
电动变桨距系统就是可以允许三个叶片独立实现变桨，它
提供给风力发电机组功率输出和足够的支承刹外圈车制动能力，这样可
以避免过载对风机的破坏。
传感器
内齿圈
放大器
内
齿
实现对叶片 的节距角的
位置1：变桨限位撞块与变桨轴承连接时定位导向 螺钉孔。
位置2：顺桨接近撞块安装螺栓孔，与变桨限位撞 块连接。
位置3：变桨限位撞块安装螺栓孔，与变桨轴承连 接。
极限工作位置撞块和限位开关
变桨超级电容
❖ 型号：4-BMOD2600-6 ❖ 额定电压：60VDC ❖ 总容量：125F ❖ 总存储能量：150kJ ❖ 四组串联 ❖ 单组电容电压：16VDC ❖ 单组电容容量：500F
第六章 变桨系统
变桨系统
液压驱动 变桨系统
电动驱动 变桨系统
变桨控制器
变桨系统维护
变桨距系统
变桨距系统是对叶片的桨距角进行调解以控制风轮对风 能吸收的装置。
作用：
❖当风机启动时，可以通过变桨距来获得足够的启动转 矩；
风力发电机组变桨距控制策略
2023-11-10CATALOGUE 目录•风力发电机组简介•变桨距控制策略的基本理论•变桨距控制策略的实现方法•变桨距控制策略的优化方法•变桨距控制策略在实际中的应用及案例分析01风力发电机组简介风力发电机组的基本构造风力发电机组的核心部件，由叶片和轮毂组成，用于捕捉风能并将其转化为机械能。
风轮齿轮箱发电机塔筒连接风轮和发电机的重要部件，将风轮的转速提升到发电机所需的速度。
将机械能转化为电能的重要部件，由定子和转子组成。
支撑风轮和发电机的高耸结构，通常由钢铁或混凝土制成。
风力发电机组通过旋转的风轮捕捉风的动能，并将其转化为机械能。
风的捕捉机械能的转化电能的产生机械能通过齿轮箱的传递，将转速提升到发电机所需的速度。
发电机将机械能转化为电能，通过电缆输送到电网。
03风力发电机组的运行原理0201按风向分类水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组。
水平轴风力发电机组的风轮轴与地面平行，而垂直轴风力发电机组的风轮轴与地面垂直。
风力发电机组的分类按容量分类小型、中型和大型风力发电机组。
小型风力发电机组的功率通常在几百瓦到几千瓦之间，中型风力发电机组的功率在几兆瓦到几十兆瓦之间，而大型风力发电机组的功率通常在几百兆瓦到几兆瓦之间。
按运行原理分类恒速风力发电机组和变速风力发电机组。
恒速风力发电机组的风轮转速保持不变，而变速风力发电机组的风轮转速可以根据风速进行调整。
02变桨距控制策略的基本理论变桨距控制是一种用于调节风力发电机组功率输出的技术，通过改变桨叶的桨距角实现对风能捕获的优化控制。
在风速较高时，通过减小桨距角增加风能捕获，以提升发电机组的功率输出；在风速较低时，通过增大桨距角减小风能捕获，以避免过度捕获风能导致发电机组振动和疲劳损坏。
变桨距控制的概念和意义变桨距控制系统的基本结构变桨距控制系统主要由传感器、控制器和执行器组成。
传感器负责监测风速、风向和发电机组运行状态；控制器根据传感器信号和预设的控制逻辑对执行器进行指令输出；执行器根据指令调整桨叶的桨距角。
涨知识风力机的独立变桨距系统
涨知识风力机的独立变桨距系统在风力机调速方式课件中介绍了变桨距调节转速的原理，还介绍了一种简单的离心力桨距调节装置。
现代大中型风力发电机组对叶片的变桨距性能有很高要求，以保证风力机能以最高效率安全的运行，主要有独立变桨距系统与统一变桨距机构。
本课件介绍独立变桨距系统。
变桨距系统要保证风轮叶片在起动状态、正常运行状态、停机顺桨状态能有良好的变桨距角功能，也就是：起动状态：风力机在静止时，桨距角为90度（全顺风）；当风速达到起动风速时，叶片转向45度左右，以获得较大的起动转矩；当风轮转速达到一定速度时，再调节叶片转到0度。
运行状态：在正常运行时，当功率在额定功率以下时，桨距角在0度附近；当功率超过额定功率时，根据计算机命令增大叶片的攻角，并不断调整桨距角使发电机的输出功率保持在额定功率附近，桨距角变化范围在0度到30度之间。
停机顺桨状态：当风机正常停机和快速停机时将叶片顺桨到90度附近，利用叶片的气动阻力将风轮转速降为0。
当停电或出现故障时无需计算机命令能自动进入全顺桨状态，使风力机紧急停机，确保风力发电机组的安全。
本课件介绍的变桨距系统的三组叶片的桨距角变化是受各自的驱动装置控制，同一台风力机的各个叶片可根据不同的控制作出不同的桨距角变化，这种变桨系统称为独立变桨系统，有很好的控制性能。
主要有液压驱动与电动驱动方式。
液压变桨距系统先介绍液压变桨距系统，在风轮的三叉形轮毂上有三个变桨轴承法兰，将与变桨轴承的外圈固定安装，在图1中的三叉形轮毂是剖开的，在两个法兰上已经固定好两个变桨轴承，在其中一个变桨轴承内圈固定着叶片根盘，叶片根部与叶片根盘固定连接，叶片通过变桨轴承可自由转动。
图中有一个液压缸，液压缸内有可伸出的活塞杆（液压杆），活塞杆输出端通过液压杆轴承与叶片根盘上的变桨摇柄连接，活塞杆的伸缩推动叶片根盘转动。
由于变桨摇柄是圆弧运动，液压缸也会随之摆动，所以液压缸是通过一根摆动轴安装在轮毂上的。
图1--液压变桨距系统的液压缸图2是液压缸的活塞杆部分推出时的状态，叶片转动了一定的角度。
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率输出。
变速桨距调节控制器使用变频器将发电机转速从电网的固定频率 中分离出来，并用桨距控制来限制超过额定风速时的功率输出。
桨距角退到15°位置。
发电机并上电网后通过调节桨距角 来调节发电机输出功率，功率调节程
序流程图如图所示。当实际功率大于 额定功率时，PLC的模拟输出单元
CJ1W -DA021输出与功率偏差成比例 的电压信号，并采用LMT指令使输出 电压限制在-4.1V（对应变桨速度 4.6°/s）以内。当功率偏差小于零时 需要进桨来增大功率，进桨时给比例
是与叶片连接的法兰，内边是内齿圈。
(二)行星齿轮减速器
(三)驱动电动机
常见的有：感应电动无刷直流电动机和三相永磁同步电动机
(四)液压缸
五）变桨距控制模型和系统的软件说明
变桨距机构控制系统是采用微型计算机构成的控制系统， 利用软件进行操作。
最大风能捕获是变桨距控制系统的重要功能之一
（一）变桨距模型（直驱风力发电机组 为例）
电动变桨距系统可以允许三个桨叶独立实现变桨。每个桨叶 有一套蓄电池和轴控制盒以及伺服电机和减速机放在轮毂里， 整个系统的通讯总线和电缆靠滑环与机舱的主控制器连接。
变桨距最重要的应用是转速和功率控制，以及顺浆时的制动 功能。
变桨距控制风轮的优点：
启动性能好
刹车机构简单
停机安全
叶根承受的静、动载荷小 具有较高的风力利用系数
的负荷。
二、风轮轮毂的结构 决定因素：叶片数量 调速方式 展长轴线与风
轮轴垂直平面的夹角
1）风力发电机叶片数量常见的有二个和三个 2）调速方式有： 固定浆距失速调节方式
变桨距调节方式
3）叶片展长轴线和风轮轴垂直平面的夹角
第二节 变桨距系统
一、变桨距机构 （一）变桨 距调节的工作原理
变桨距机构是在额定风速附近（以上），依据风速变化随时 调节浆距角，控制吸收机械能，一方面保证获取最大的能量 （与额定功率对应），同时减少风力对风力发电机的冲击。在 并网过程中，变桨距控制还可以实现快速无冲击并网。变桨距 控制系统与变速恒频技术向配合，以提高风力发电系统的发电 效率和电能质量。
阀输出的最大电压为1.8V（对应变桨 速度0.9°/s）。为了防止频繁的往复 变桨，在功率偏差在±10kW 时不进行
变桨。
变桨距功率调节部分的梯形图程
序。 100.08是启动功率调节命令， 当
满足 功 率调 节 条件 时 ，继 电 器 100.08 由0 变 为1 ；D2100 存 放 的是 发动 机额 度功率与实际功率的偏差，当偏差ΔP 满足-10kW<ΔP<10kW时将0赋给
额定功率以前的功率输出饱和
变桨距控制风轮的不足之处： 轮毂的结构复杂了 可
靠性设计要求高 维护费用高
（二）变桨距机构的组成
变桨距系统 = 变桨距机构
↓
机械、 电气、 液压
+ 变桨距控制系统
↓
一套计 算机控 制系统
变桨距风力发电机简图
调速装置通过增大桨距角的方式减小由于
风速增大使叶轮转速加快的趋势。当风速 增大时，变桨距液压缸动作，推动叶片向 桨距角增大的方向转动使叶片吸收的风能 减少，维持风轮运转在额定转速范围内。 当风速减小时，实行相反操作，实现风轮 吸收的功率能基本保持恒定。液压控制系 统具有传动力矩大、重量轻、刚度大、定 位精确、液压执行机构动态响应速度快等 优点，能够保证更加快速、准确地把叶片 调节至预定节距。目前国内生产和运行的 大型风力发电机的变距装置大多采用液压
D2100；60.07为1时即功率偏差为负 值，D2100中的功率偏差按一定比例 进行缩放，并通过LMT指令限位输出 到比例阀，输出的最小值对应-4.1V 电压；若继电器60.07为0，即功率偏 差为正值，将D2100的值通过SCL3 指令按比例系数缩放，并通过LMT指 令输出到比例阀，输出的电压最大值
第三章 风轮轮毂与变桨距系统
第一节 风轮轮毂
Байду номын сангаас
风轮轮毂是风力发电机组中的重要部件， 叶片安装在它的上面，构成收集风能的风轮。
定桨距风力发电机组的轮毂就是一个铸造加工 的壳体。
变桨距风力发电机的轮毂由轮毂壳体、变桨距 轴承、变桨距驱动、控制箱等装置构成。
一、轮毂的技术要求 1）能在环境温度 为-40~50℃下正常运行 2）风轮轮毂的使用寿命不得低于20年 3）风轮轮毂要有足够的强度和刚度 4）风轮轮毂的加工必须满足相关图样要求。 5）有变桨距系统的风轮轮毂要求有：
为1.8V。
简答题： 1、简述叶片的设计要求包括哪 几个方面？ 2、简述叶片的技术要求有哪 些？ 3、叶片的铭牌标示应包括哪些内 容？ 4、变桨距机构由哪些部分组成？ 5、变桨距调节的工作原理是什么？ 6、 什么是风力发电机叶片的迎风角？
谢 谢！
动动
驱动装置
动力源 方式
液电 压动
调节
共独 同立 驱驱
动动
平 行 轴 齿 轮 驱 动
电动变桨距系统的桨距通过电动机来 实现，结构紧凑，控制灵活、可靠
独立驱动变桨距系统是由三个相同 的 驱动装置驱动，三支叶片的桨距 角调 节是互相独立的。
三、典型变桨距系统 一）单电动机 共同驱动变桨距系统
组成部分：变桨距伺服电机、伺服驱动器、独立控制系统、蓄 电池、减速箱、齿轮、传感器
二）独立电动机驱动变桨距系统
通过独立变桨控制减小叶片载荷的波动和转矩的波动，从而减 小传动机构和齿轮箱的疲劳程度以及塔架的振动
组成部分：三套交流伺服系统（包括伺服电动机）、驱动减速 箱、后备电源、叶片变桨距轴承齿轮、传感器、独立的控制箱
和一套轮毂主控系统
三）液压驱动变桨距系统
1、工作原理：液压变桨距驱动系统是以液压泵站作为动力电 源， 用它产生的液压油通过液压阀的控制，推动液压缸内的活塞 杆 往复运动，进而驱动叶片转动
①变桨距系统应承受叶片的动静载荷 ②变桨距系统的运动部件 应运转灵活、满足使用寿命、安全性、 可靠性的要求。 ③变桨 距系统的控制系统应按设计要求可靠地工作
6）风轮轮毂应具有良好的密封性，不含有渗、漏油现 象，并避免水分、尘埃及其他杂质进入内部。
7）机械加工以外的全部外漏表面应涂防护漆。
8）风轮轮毂应允许承受发电机短时间1.5倍额的功率
直驱型风力发电机直驱永磁风力发电机取消了沉重的增速 齿轮箱，发电机轴直接连接到叶轮轴上，转子的转速随风速而 改变，其交流电的频率也随之变化，经过置于地面的大功率电 力电子变换器，将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成
与电网同频率的交流电输出。
直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间， 它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。因此，在整个风速范 围 内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。在高风速 下， 改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。 这样就 保证了叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。
（二）系统的软件设计
风力机起动时变桨控制程序流程如 图所示。当风速高于起动风速时PLC 通过模拟输出单元向比例阀输出1.8V 电压，使叶片以0.9°/s的速度变化到 15°。此时，若发电机的转速大于 800r/min或者转速持续一分钟大于 700r/min，则桨叶继续进桨到3°位置。 PLC检测到高速计数单元的转速信号 大于1000r/min时发出并网指令。若桨 距角在到达3°后2分钟未并网则由模 拟 输出单元给比例阀输出-4.1V电压， 使
系统作为动力系统。
在发动机并入电网之前由速度控制器
根据发动机的转速反馈信号进行变桨距控 制，根据转速及风速信号来确定桨叶处于 待机或顺桨位置；发动机并入电网之后，
功率控制器起作用，功率调节器通常采用 PI（或PID）控制，功率误差信号经过PI 运算后得到桨距角位置 。
当风力机在停机状态时，桨距角处于
90°的 位置，这时气流对桨叶不产生转
变桨距风力机控制框图
矩；当风力机由停机状态变为运行状态 时，桨距角由90°以一定速度（约
1°/s）减小到待机角度；若出现故障或
有停机命令时，控制器将输出迅速顺桨命令，使得风力机能快速停机，顺桨速度可
达20°/s。
二、变桨距装置的结构
执行结构
平 垂机 行 直械 轴 轴摇 齿 伞杆 轮 齿驱 驱 驱动
2、独立液压变桨距系统由3个液压缸分别驱动3个叶片改变桨距 角，其特点与独立电动机变桨距系统相同，也需要三套独立的 驱动装置、执行装置和控制系统
四）变桨距机构的零部件
(一)变桨距轴承 变桨距轴承（回转支撑轴承），安装在每个叶 片的根部与
轮毂的连接部位。 轴承外套圈上有与轮毂连接的法兰，轴承 内套圈的端面上