风机变桨控制系统简介
风力发电机组变桨系统介绍一．风力发电机组概述双馈风机1.风轮：风轮一般由叶片、轮毂、盖板、连接螺栓组件和导流罩组成。
风轮是风力机最关键的部件，是它把空气动力能转变成机械能。
大多数风力机的风轮由三个叶片组成。
叶片材料有木质、铝合金、玻璃钢等。
风轮在出厂前经过试装和静平衡试验，风轮的叶片不能互换，有的厂家叶片与轮毂之间有安装标记，组装时按标记固定叶片。
组装风轮时要注意叶片的旋转方向，一般都是顺时针。
固定扭矩要符合说明书的要求。
风轮的工作原理：风轮产生的功率与空气的密度成正比﹑与风轮直径的平方成正比﹑与风速的立方成正比.风力发电机风轮的效率一般在0.35—0.45之间(理论上最大值为0.593)。
贝兹（Betz）极限2.发电机与齿轮箱双馈异步发电机变频同步发电机同步发电机---风力发电机中很少采用(造价高﹑并网困难)(同步发电机在并网时必须要有同期检测装置来比较发电机侧和系统侧的频率﹑电压﹑相位,对风力发电机进行调整,使发电机发出电能的频率与系统一致;操作自动电压调压器将发电机电压调整到与系统电压相一致;同时,微调风力机的转速,从周期检测盘上监视,使发电机的电压与与系统的电压相位相吻合,就在频率﹑电压﹑相位同时一致的瞬间,合上断路器,将风力发电机并入电网.)永磁发电机---是一种将普通同步发电机的转子改变成永磁结构的发电机.组.异步发电机---是异步电机处于发电状态,从其激励方式有电网电源励磁(他励)发电和并联电容自励(自励)发电两种情况.电网电源励磁(他励)发电是将异步电机接到电网上, 电机内的定子绕组产生以同步转速转动的旋转磁场,再用原动机拖动,使转子转速大于同步转速,电网提供的磁力矩的方向必定与转速方向相反,而机械力矩的方向则与转速方向相同,这时就将原动机的机械能转化为电能. 异步电机发出的有功功率向电网输送,同时又消耗电网的有功功率作励磁,并供应定子与转子漏磁所消耗的无功功率,因此异步发电机并网发电时,一般要求加无功补偿装置,通常用并联电容补偿的方式.异步发电机的起动﹑并网很方便,且便于自动控制﹑价格低﹑运行可靠﹑维修便利﹑运行效率也较高,因此在风力发电机并网机组基本上都是采用异步发电机,而同步发电机则常用于独立运行.3.偏航控制系统风力机的偏航系统也称对风装置.其作用在于当风速矢量的方向变化时,能够快速平稳地对准风向,以便风轮获得最大的风能.大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向. 偏航系统一般包括感应风向的风向标, 偏航电机, 偏航行星齿轮减速器,回转体大齿轮等.解缆大多数风机的发电机输出功率的同轴电缆在风力机偏航时一同旋转,为了防止偏航超出而引起的电缆旋转,应该设置解缆装置,并增加扭缆传感器以监视电缆的扭转状态.4. 变桨控制系统5. 变流器6. 塔架风机四种不同的控制方式:1.定速定桨距控制(Fixed speed stall regulated)发电机直接连到恒定频率的电网,在发电时不进行空气动力学控制2.定速变桨距控制(Fixed speed pitch regulated)发电机直接连到恒定频率的电网,在大风时桨距控制用于调节功率3.变速定桨距控制(Variable speed stall regulated)变频器将发电机和电网去耦(decouples),允许转子速度通过控制发电机的反力矩改变.在大风时,减慢转子直到空气动力学失速限制功率到期望的水平.4.变速变桨距控制(Variable speed pitch regulated)变频器将发电机和电网去耦(decouples), 允许通过控制发电机的反力矩改变转子速度.在大风时,保持力矩, 桨距控制用于调节功率.二．基本知识三. 风力发电机组的信号(一) 机组状态参数检测1．转速风力发电机组转速的测量点有两个：即发电机转速和风轮转速。
转速测量信号用于控制风力发电机组并网和脱网，还可用于起动超速保护系统，当风轮转速超过设定值n或发电机1时，超速保护动作，风力发电机组停机。
转速超过设定值n2风轮转速和发电机转速可以相互校验。
如果不符，则提示风力发电机组故障。
2．温度有8个点的温度被测量，用于反映风力发电机组系统的工作状况。
这8个点包括：①齿轮箱油温；②高速轴承温度；③大发电机温度；④小发电机温度；⑤前主轴承温度；⑥后主轴承温度；⑦控制盘温度(主要是晶闸管的温度)；⑧控制器环境温度。
由于温度过高引起风力发电机组退出运行，在温度降至允许值时，仍可自动起动风力发电机组运行。
3．机舱振动为了检测机组的异常振动，在机舱上应安装振动传感器。
传感器由一个与微动开关相连的钢球及其支撑组成。
异常振动时，钢球从支撑它的圆环上落下，拉动微动开关，引起安全停机。
重新起动时，必须重新安装好钢球。
机舱后部还设有桨叶振动探测器(TAC84系统)。
过振动时将引起正常停机。
4．电缆扭转由于发电机电缆及所有电气、通信电缆均从机舱直接引入塔筒，直到地面控制柜。
如果机舱经常向一个方向偏航，会引起电缆严重扭转因此偏航系统还应具备扭缆保护的功能。
偏航齿轮上安有一个独立的记数传感器，以记录相对初始方位所转过的齿数。
当风力机向一个方向持续偏航达到设定值时，表示电缆已被扭转到危险的程度，控制器将发出停机指令并显示故障。
风力发电机组停机并执行顺或逆时针解缆操作。
为了提高可靠性，在电缆引入塔筒处(即塔筒顶部)，还安装了行程开关，行程开关触点与电缆相连，当电缆扭转到一定程度时可直接拉动行程开关，引起安全停机。
为了便于了解偏航系统的当前状态，控制器可根据偏航记数传感器的报告，以记录相对初始方位所转过的齿数显示机舱当前方位与初始方位的偏转角度及正在偏航的方向。
5．机械刹车状况在机械刹车系统中装有刹车片磨损指示器，如果刹车片磨损到一定程度，控制器将显示故障信号，这时必须更换刹车片后才能起动风力发电机组。
在连续两次动作之间，有一个预置的时间间隔，使刹车装置有足够的冷却时间，以免重复使用使刹车盘过热。
根据不同型号的风力发电机组，也可用温度传感器来取代设置延时程序。
这时刹车盘的温度必须低于预置的温度才能起动风力发电机组。
6．油位风力发电机的油位包括润滑油位、液压系统油位。
(二)电力参数的监测风力发电机组需要持续监测的电力参数包括电网三相电压、发电机输出的三相电流、电网频率、发电机功率因数等。
这些参数无论风力发电机组是处于并网状态还是脱网状态都被监测，用于判断风力发电机组的起动条件、工作状态及故障情况，还用于统计风力发电机组的有功功率、无功功率和总发电量。
此外，还根据电力参数，主要是发电机有功功率和功率因数来确定补偿电容的投入与切出。
1．电压测量电压测量主要检测以下故障：(1)电网冲击相电压超过450V 0.2s。
(2)过电压相电压超过433V 50s。
(3)低电压相电压低于329V 50s。
(4)电网电压跌落相电压低于260V 0.1s。
(5)相序故障。
对电压故障要求反应较快。
在主电路中设有过电压保护，其动作设定值可参考冲击电压整定保护值。
发生电压故障时风力发电机组必须退出电网，一般采取正常停机，而后根据情况进行处理。
电压测量值经平均值算法处理后可用于计算机组的功率和发电量的计算。
2．电流测量关于电流的故障有：(1)电流跌落0.1s内一相电流跌落80%。
(2)三相不对称三相中有一相电流与其他两相相差过大，相电流相差25%，或在平均电流低于50A时，相电流相差50%。
(3)晶闸管故障软起动期间，某相电流大于额定电流或者触发脉冲发出后电流连续0.1s 为0。
对电流故障同样要求反应迅速。
通常控制系统带有两个电流保护即电流短路保护和过电流保护。
电流短路保护采用断路器，动作电流按照发电机内部相间短路电流整定，动作时间。
0～0.5s。
过电流保护由软件控制，动作电流按照额定电流的2倍整定，动作时间1～3s。
电流测量值经平均值算法处理后与电压、功率因数合成为有功功率、无功功率及其他电力参数。
电流是风力发电机组并网时需要持续监视的参量，如果切人电流小于允许极限，则晶闸管导通角不再增大，当电流开始下降后，导通角逐渐打开直至完全开启。
并网期间，通过电流测量可检测发电机或晶闸管的短路及三相电流不平衡信号。
如果三相电流不平衡超出允许范围，控制系统将发出故障停机指令，风力发电机组退出电网。
3．频率电网频率被持续测量。
测量值经平均值算法处理与电网上、下限频率进行比较，超出时风力发电机组退出电网。
电网频率直接影响发电机的同步转速，进而影响发电机的瞬时出力。
4．功率因数功率因数通过分别测量电压相角和电流相角获得，经过移相补偿算法和平均值算法处理后，用于统计发电机有功功率和无功功率。
由于无功功率导致电网的电流增加，线损增大，且占用系统容量。
因而送人电网的功率，感性无功分量越少越好，一般要求功率因数保持在0.95以上。
为此，风力发电机组使用了电容器补偿无功功率。
考虑到风力发电机组的输出功率常在大范围内变化，补偿电容器一般按不同容量分成若干组，根据发电机输出功率的大小来投入与切出。
这种方式投入补偿电容时，可能造成过补偿。
此时会向电网输入容性无功。
电容补偿并未改变发电机运行状况。
补偿后，发电机接触器上电流应大于主接触器电流。
(三)风力参数监测1．风速风速通过机舱外的数字式风速仪测得。
计算机每秒采集一次来自于风速仪的风速数据；每10min计算一次平均值，用于判别起动风速(风速v>3m/s时，起动小发电机，v>8m/s起动大发电机)和停机风速(v>25m/s)。
安装在机舱顶上的风速仪处于风轮的下风向，本身并不精确，一般不用来产生功率曲线。
2．风向风向标安装在机舱顶部两侧，主要测量风向与机舱中心线的偏差角。
一般采用两个风向标，以便互相校验，排除可能产生的误信号。
控制器根据风向信号，起动偏航系统。
当两个风向标不一致时，偏航会自动中断。
当风速低于3m/s时，偏航系统不会起动。
(四)各种反馈信号的检测控制器在以下指令发出后的设定时间内应收到动作已执行的反馈信号：①回收叶尖扰流器；②松开机械刹车；③松开偏航制动器；④发电机脱网及脱网后的转速降落信号。
否则将出现相应的故障信号，执行安全停机。
四．控制系统系统工程实例3．蓄电池箱轮毂中变桨控制柜实际照片，周边三个兰色的是变桨伺服电机变桨系统连线示意图将电池柜、配电柜用支架固定在图中所示的位置编码器变桨角度限位开关带加热装置的超声波矢量风速风向仪，侧面为航空警示灯。
风电设备项目浇铸式滑环系统具有高转速、结构精巧，尤其是可行的执行件和外直径的比例优化以及耐振性强等特性。
浇铸式滑环系统有碳弹簧丝和金弹簧丝两种型号可供选用。
结构精巧基础上的高度集成是带有金弹簧丝刷的滑环系统的显著特点。
通常应用于机床设备、绞线机和风电系统中。
远景变桨控制系统介绍及典型故障案例讲解
DI 6A1-1：手动/自动 6A1-2：安全链11K1 6A1-3：95°限位开关常闭触
点 6A1-4：正转 6A1-5：反转 6A1-6：95°限位开关常开触
点 6A1-7：3~5°位置传感器 6A1-8：90°位置传感器 7A1-1：强制手动 7A1-2：无 7A1-3：无 7A1-4：充电器OK信号 7A1-5：充电器过流信号 7A1-6：防雷保护 7A1-7：无 7A1-8：无
远景能源变桨控制系统 介绍及典型故障案例讲 解
主要内容
1 控制系统主体结构 2 系统外部接口定义 3 系统工作模式 4 变桨系统PLC 5 变桨故障逻辑及案例解析
1
1 控制系统主体结构
2
1 系统主体结构
风机类型 母线电压 额定功率
额定扭矩
最大扭矩 制动扭矩
1.5MW
60V
4.5kW 28.7Nm在1500rpm时 75Nm
位置检测反馈信号。
3 系统工作模式
6
3.1 系统工作模式
2014年全年，利华尖上网满发小时数2681h，东杏河上网满发小时数2477h，差异8.23% 2014年8月开始，两期项目满发小时差异逐步缩小，11月开始东杏河稳步超越利华尖。
7
3.2 系统工作模式
此图为AC2变频器接口。 —编码器增量信号接到D3、 D5端子 —CAN通讯终端120欧姆电阻 接到C2、C4端子 —制动器控制接到F9端子 —CAN通讯接到C1、C3端子 —CAN通讯带载电压12VDC 接到D1、D2端子 —变频器使能信号接到E12端 子 —电容中间点电压接到E8端子， Disable emergency信号接到 E6端子 —控制板电源KEY接到F1端子。
8
4 变桨系统PLC
风力发电机液压变桨系统简介
风力发电机液压变桨系统简介第一篇：风力发电机液压变桨系统简介风力发电机液压变桨系统简介全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。
液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。
本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。
附近的调节都属于连续变桨。
液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。
当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到90°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风机变桨调节的两种工况风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。
风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。
液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。
液压变桨系统液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。
液压变桨系统的结构变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。
变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。
图1 控制原理图液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。
图2 液压原理图结束语液压变桨系统与电动变桨系统相比，液压传动的单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大并且无需变速机构，在失电时将蓄压器作为备用动力源对桨叶进行全顺桨作业而无需设计备用电源。
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。
风力发电机液压变桨系统简介
风力发电机液压变桨系统简介全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。
液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。
本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。
风机变桨调节的两种工况风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。
风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°附近的调节都属于连续变桨。
液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。
当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到90°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。
液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。
液压变桨系统液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。
液压变桨系统的结构变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。
变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。
图1 控制原理图液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。
图2 液压原理图结束语液压变桨系统与电动变桨系统相比，液压传动的单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大并且无需变速机构，在失电时将蓄压器作为备用动力源对桨叶进行全顺桨作业而无需设计备用电源。
风机变桨系统结构、原理及典型故障处理
当风速低于额定风速时，通过调整叶片角度 从风中吸收更多的风能，得到最佳的发电功率；
当安全链被打开时，叶片转到顺桨位置，可 作为空气动力制动装置使机组安全停机；
利用风和叶轮的相互作用，减小摆动从而将 机械负载最小化。
顺桨位置
采用变桨矩调节，风机的启动性好、刹车机构 简单，叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降、额定点 以前的功率输出饱满、额定点以后的输出功率平滑、 风轮叶根承受的动、静载荷小。变桨系统作为基本 制动系统，可以在额定功率范围内对风机转速进行 控制。
变桨系统的构成
变桨系统包括三个主要部件，变桨轴承、变 桨驱动装置－变桨电机和变桨齿轮箱、变桨控制 柜。如果一个驱动装置发生故障，另两个驱动装 置可以安全地使风机停机。
变桨系统如何实现变桨控制
从站PLC控制操作
电气变桨系统，3 个变桨变频器控 制的变桨电机间 接变速装置（伺 服电机）
机舱内的电池系 统
变桨系统的Leabharlann 点变桨控制系统是通过改变叶片角度，实现功率 变化来进行调节的。通过在叶片和轮毂之间安装的 变桨驱动装置带动变桨轴承转动从而改变叶片角度， 由此控制叶片的升力，以达到控制作用在风轮叶片 上的扭矩和功率的目的。
电机连接 工作时间
动态工作
用一个风扇强制风冷
一个内置在定子绕组中的 Pt-100
变频器操作，增加 du/dt 值,增加铁心损耗,增加电 压峰值
单传动, 闭合环路
100 %，当制动器有飞轮 时，电机必须持续保持叶 片在工作位置
最大加速度125 1 rpm/s
扭矩限制 电缆长度 使用寿命
工作位置
变桨系统原理
变桨系统原理含维护
精选文档1.5MW 风力发电机组变桨系统原理及保护国电结合动力技术有限企业培训中心（内部资料禁止外泄）UP77/82 风电机组变桨控制及保护目录1、变桨系统控制原理2、变桨系统简介3、变桨系统故障及办理4、LUST 与 SSB 变桨系统的异同5、变桨系统保护定桨失速风机与变桨变速风机之比较定桨失速型风电机组发电量跟着风速的提升而增添，在额定风速下达到满发，但风速若再增添，机组卖力反而降落很快，叶片体现失速特征。
长处：机械构造简单，易于制造；控制原理简单，运转靠谱性高。
弊端：额定风速高，风轮变换效率低；电能质量差，对电网影响大；叶片复杂，重量大，不合适制造狂风机变桨变速型风电机组风机的每个叶片可跟从风速变化独立同步的变化桨距角，控制机组在任何转速下一直工作在最正确状态，额定风速得以有效降低，提升了低风速下机组的发电能力；当风速持续提升时，功率曲线能够保持恒定，有效地提高了风轮的变换效率。
长处：发电效率高，高出定桨机组10%以上；电能质量提升，电网兼容性好；高风速时停机并顺桨，降低载荷，保护机组安全；叶片相对简单，重量轻，利于制造大型兆瓦级风机弊端：变桨机械、电气和控制系统复杂，运转保护难度大。
变桨距双馈变速恒频风力发电机构成为目前国内兆瓦级风力发电机组的主流。
变桨系统组成部分简介变桨控制系统简介主控制柜轴柜蓄电池柜驱动电机减速齿轮箱变桨轴承限位开关编码器变桨主控柜变桨轴柜蓄电池柜电机编码器GM 400 绝对值编码器共10 根线，引入变桨控制柜，需按线号及颜色接入变桨控制柜端子排上。
限位开关变桨系统工作流程：机组主控经过滑环传输的控制指令；将变桨命令分派至三个轴柜；轴柜经过各自独立整流装置同步变换直流来驱动电机；经过减速齿轮箱传达扭矩至变桨齿轮带动每个叶片旋转至精确的角度；将该叶片角度值反应至机组主控系统变桨系统控制原理风机不一样运转状态下的变桨控制1、静止——起动状态2、起动——加快状态3、加快——风机并网状态、低于额定功率下发电运转达到额定功率后保持满发状态运转4、运转——停机状态1、静止——起动状态下的变桨调理桨距角调理至50°迎风；开桨速度不可以超出2° /s;顺桨速度不可以超出5° /s;变桨加快度不可以超出20 ° /s2；目标：叶轮转速升至 3 r/s(低速轴）2、起动——加快状态下的变桨调理桨距角在（ 50 °， 0°）范围内调理迎风；开桨速度不可以超出2° /s;顺桨速度不可以超出5° /s;变桨加快度不可以超出20 ° /s2；目标：叶轮转速升至10 r/s(低速轴）3、加快——并网发电状态下的变桨调理3.1 低于额定功率下的变桨调理桨距角在保持0°迎风；开桨速度不可以超出2° /s;顺桨速度不可以超出5° /s;变桨加快度不可以超出20 ° /s2；变频系统经过转矩控制达到最狂风能利用系数，目标：叶轮转速升至17.5 r/s(低速轴）3.2 达到额定功率后保持满发状态运转桨距角在（ 90 °， 0°）范围内调理；开桨速度不可以超出5° /s;顺桨速度不可以超出5° /s;变桨加快度不可以超出20 ° /s2；经过变桨控制使机组保持额定输出功率不变，目标：叶轮转速保持17.5 r/s(低速轴）4、运转——停机状态4.1 正常停机叶片正常顺桨至89°；变桨主控柜的顺桨命令经过轴柜履行；顺桨速度控制为5° /s;叶轮空转，机械刹车不动作；迅速停机叶片迅速顺桨至89°；变桨主控柜的顺桨命令经过轴柜履行；顺桨速度控制为7° /s;叶轮空转，机械刹车不动作；4.3 紧迫停机叶片紧迫顺桨至91°或 96 °限位开关；紧迫顺桨命令经过蓄电池柜履行；顺桨速度不受控制;叶轮转速低于 5 r/s 后，液压机械刹车抱闸，将叶轮转速降至为零；独立变桨：三个叶片经过各自的轴柜和蓄电池柜实现开桨温顺桨的同步伐节；假如某一个驱动器发生故障，另两个驱动器依旧能够安全地使风机顺桨并安全停机。
风电机组变桨系统介绍
• 变桨距伺服控制控制算法
位置反馈 速度给定
速度反馈 电流 反馈
M
PLC执行位置 环控制，驱动 器实现电流环 和速度环控制
PLC
AC输入
电机驱动器
串励直 编码器 流电机
电机伺服驱动系统结构图
• 变桨距系统电气原理
主控箱
3*400V+N+PE
滑 防 雷 及
控制信号 配 电
环
通信
充电 机
PLC
电源 24V
• 变桨系统的作用
变桨系 统功能
变桨距系统的失 效可导致机组飞
车灾难
调节功率 在较高风速时调 节桨距角，使发 电机输出功率维 持在额定功率附
近。
气动刹车 在机组或电网故 障情况执行顺桨 动作，使机组迅
速停下来。
• 变桨系统分类
变桨系 统分类
电动变桨距系统 电动机作为执行 机构。
液压变桨系统 采用液压系统作 为执行机构。不 需要配备后备电 源；存在漏油问
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。
题。
• 变桨系统分类
变桨电 机类型
直流变桨系统
优点：故障情况可 直接通过后备电源 供电顺桨，可靠性 高
缺点：电机成本高 ，碳刷需要维护； 体积较大，维护不 方便。
交流变桨系统 优点：电机体积小 ，维护量小；电机 成本低； 缺点：故障情况时 必须通过伺服驱动 器驱动电机顺桨， 不能通过后备电源
变桨系统
风力发电变桨系统摘要：变桨系统是风力发电机的重要组成部分，本文围绕风力发电机变桨系统的构成、作用、控制逻辑、保护种类和常见故障分析等进行论述。
关键词：变桨系统；构成；作用；保护种类；故障分析1 综述变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。
风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。
变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。
风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。
变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。
风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时（风速在12m/s到25m/s之间时），为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间（变桨角度根据风速的变化进行自动调整），通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。
任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。
变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。
此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。
由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。
每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。
风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。
2 变浆系统的作用根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。
风电偏航变桨介绍
根据电网需求和系统运行状态，调整叶片角度， 实现对发电量的稳定控制，确保电网的安全与稳 定。
最大风能捕获
根据风向和风速的变化，自动调节叶片角度，使 风机始终处于最佳的迎风状态，最大化捕获风能 。
载荷控制
通过调节叶片角度，减轻风机在强风、暴风等极 端天气下的载荷，保护风机设备不受损坏。
工作原理
负责接收传感器数据、计算最 佳叶片角度，并驱动执行机构 。
执行机构
包括变桨电机、齿轮箱等，根 据控制系统指令调节叶片角度 。
通讯系统
用于控制系统与上位机或其他 相关设备之间的数据传输和指
令交互。
02 偏航系统介绍
偏航系统的功能
控制风轮偏转
偏航系统的主要功能是控制风轮的偏转，使其能够跟随风向变化， 保持最佳的迎风角度，从而提高风能利用率。
预防性ห้องสมุดไป่ตู้护的重要性
预防潜在故障
预防性维护能够及时发现和解决潜在的故障和问题，避免设备在运 行过程中出现故障，从而提高风电偏航变桨系统的可靠性和稳定性。
延长设备寿命
通过定期的维护和检查，可以延长风电偏航变桨系统的使用寿命， 降低更换和维护成本。
提高发电效率
风电偏航变桨系统的正常运行是提高发电效率的关键。通过预防性维 护，可以确保系统始终处于最佳状态，从而提高发电效率。
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作。
润滑保养
对变桨系统的轴承、齿轮等运动 部件进行润滑保养，以减少磨损
和摩擦，延长设备使用寿命。
预防性维护
根据设备运行情况和厂家推荐的 维护周期，进行预防性的维护和 保养，如更换磨损件、清洁和校 准等，以确保变桨系统的可靠性
和性能。
04 风电偏航变桨系统的应用
风机变桨系统
风机变桨系统轮毂与变桨系统的作用是将叶片旋转产生的机械能传递给传动系统，并根据风速大小可以实现三个桨叶独立变桨，确保风机可以在很广风速范围内有很高的风能利用率，风速小于额定风速时，叶片处于0°，风能利用率最高，风速大于额定风速时，叶轮变桨，保持额定转速。
主要组成零部件有：轮毂、变桨轴承、变桨齿轮箱、叶片锁定装置、指针、撞块以及变桨控制系统等。
轮毂是风力发电机组的重要零件之一，用来安装变桨轴承、变桨控制系统，连接叶轮并传递机械能。
轮毂系统里机械零部件要做好表面防腐维护工作，避免因生锈腐蚀使零件失效。
轮毂系统里面的连接螺栓要按照要求预紧，以避免轮毂运行时螺栓和零部件掉落。
变桨轴承内圈安装连接叶片，通过变桨控制系统驱动变桨轴承内圈转动，使叶片变桨。
其外圈固定在轮毂上不动，外圈上面有油嘴，集中润滑系统通过油管将油脂注入轴承滚道。
指针安装在变桨轴承外圈上，指向轮毂缺口位置，此缺口为变桨角度的零位标志。
撞块安装在变桨轴承内圈上，有两个限位开关，第一个是91°限位，第二个是100°限位。
当叶片正常顺桨是91°，刚好撞到第一个限位点，为了防止第一个失效，我们增加了第二个限位点，提高系统的安全性。
叶片锁定装置用来固定变桨轴承内圈的手动机械锁紧装置，从而使得叶片相对轮毂固定不动。
变桨减速器是将变桨电机高速转动变成低速转动传递给变桨轴承，实现叶片变桨。
变桨控制系统安装在轮毂内，MY1.5MW系列风机能实现三个叶片独自的变桨动作。
变桨控制系统有备用锂电池，以确保当电网掉电或控制单元故障时变桨系统的正常运作。
中央控制箱和轴控箱对变桨电机进行联合控制。
当风速变化，变桨控制系统调节叶片角度，使风轮转速恒定在一个数值上，这样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制动系统。