风力机变桨力矩建模分析与估计

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大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究

收稿日期:2006-08-21.基金项目:国家863计划资助项目(2100AA512022).作者简介:单光坤(1968-),女,辽宁沈阳人,副教授,博士生,主要从事大型风力发电机组变桨距技术等方面的研究.文章编号:1000-1646(2007)02-0209-04大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究单光坤,刘颖明,姚兴佳(沈阳工业大学风能技术研究所,沈阳110023)摘要:旨在确定变桨距机构的结构形式,通过精炼设计校核变桨距机构的技术参数,论证变桨距机构的合理性,确保兆瓦级风力发电机组在60m 高空稳定工作.通过不同的变桨距机构方案的对比,找出各种变桨距机构的优缺点,完成兆瓦级风力发电机组变桨距结构的确定;利用数值算法进行变桨距机构参数的精炼设计;利用实验装置验证变桨距机构的合理性.最终,兆瓦级风力发电机组采用了液压变桨距结构形式,由数值算法给出了液压变桨距结构的最大负载力矩;并利用实验装置验证完成了在地面上的变桨距机构的调试工作,证明了变桨距机构在额定工况下能正常工作.在兆瓦级风力发电机组的调试过程中变桨距机构工作正常、稳定,达到了预期设计的目标.关键词:大型风力发电机组;变桨距机构;载荷分析;加载试验;测试工装中图分类号:T M 614 文献标识码:APitch regulated mechanism analysis and experiment of large wind turbineSHAN Guang kun,LIU Ying ming,YAO Xing jia(Wind Ener gy Institute o f T echnolog y,Shenyang U niversity of T echnology,Sheny ang 110023,China)Abstract:The research is to determine the pitch regulated mechanism of a large w ind turbine,check the technical parameters of pitch regulated mechanism by refine design,and demonstrate the rationality of pitch reg ulated mechanism,w hich w ill ensure the stable operation of the w ind turbine on the tow er of 60meters.The different pitch regulated mechanisms w ere compared to determine their advantages andshortcom ing s and select the best mechanism.T he refine desig n for the technical parameters of pitch regulated mechanism w as done by numerical analysis method.T he rationality of pitch regulated mechanism w as demonstrated by ex periments.At last,a hydraulic pitch regulated mechanism was selected for the megawatt wind turbine.T he max imum load moment of pitch regulated mechanism w as given by numerical analysis method,and the regulation and test on the ground w ere carried out.T he pitch regulated mechanism operates normally under rated condition and the desired results have been achieved.Key words:large w ind turbine;pitch regulated mechanism;load analysis;loading test;test technolog icalequipment变桨距风力发电机组,其桨叶桨距角在电气控制下可随时调整,当风速超过额定风速后,机组可通过调整叶片桨距角,保证其转速不变,输出额定功率,提高了机组利用率;变桨距型风力发电机组,在机组并网与脱网时,通过调整叶片桨距角,可使机组输出功率到最小,这样减小了机组在并网与脱网时的冲击电流,提高了机组寿命和电网质量[1];变桨距型风力发电机组,在其进行刹车制动时,由于其可先进行叶片变距气动刹车,再进行机械刹车,这样减小了机械刹车力矩,降低了刹车对机组部件的损害,提高了机组的寿命[2].由此,变桨距型风力发电机组将会成为大型风力发电机组发展的主流.沈阳工业大学风能技术研究所自主开发设计的1MW 风机采用了变桨距的形第29卷第2期2007年4月沈阳工业大学学报Journal of Shenyang University of TechnologyVol 29No 2Apr.2007式.变桨距机构作为变桨距型风力发电机的关键部件直接影响到机组的正常运行,本文对1M W 风力发电机的变桨距机构从理论上进行了精炼设计分析,从实验上论证了变桨距机构的合理性.1 变桨距机构类型变桨距机构是变桨距型风力发电机组的核心.目前国际上大型风电机组的变桨距机构主要有两种实施方案[3]:机械齿轮传动变距与液压驱动变距.机械齿轮传动变距是利用伺服电机作为原动机,经过减速器通过齿轮副,带动桨叶旋转.这种变距方案,每一片桨叶都由一套独立的电动机、减速器和齿轮副驱动,因此变距力大,但电气布线困难,并且要求三个电动机运行同步,增加了控制上的难度.由于电动机、减速器、齿轮等部件均在轮毂内,增加了风轮重量和轮毂制造难度,而且维护也极不方便.液压驱动变距是利用液压缸作为源动机,通过曲柄滑块机构推动桨叶旋转.由于液压系统输出力大,变距机构可以做得很紧凑.液压驱动变距也有两种结构:一种是通过轮毂内三个液压缸和三套曲柄滑块机构分别驱动三片桨叶.这种方案变距力很大,但存在三个液压缸同步控制难,电气布线困难,风轮重量增加,轮毂制造难度加大,维护不便等问题;另一种结构是液压站,液压缸放在机舱内,通过一套曲柄滑块机构同步推动三片桨叶旋转.这种结构电气布线方便,而且降低了风轮重量和轮毂制造难度,维护也很容易,但这种结构要求传动机构的强度、刚度较高.2 大型风力发电机组变桨距机构本兆瓦级风电机组是变桨距型风力发电机组[4],采用的是液压缸作为源动机,通过一套曲柄滑块机构同步驱动三片桨叶变距的方式.2 1 变桨距机构组成本机组的变桨距机构主要由推动杆、支撑杆、导套、防转装置、同步盘、短转轴、连杆、长转轴、偏心盘、桨叶法兰等部件组成.其结构如图1所示[5].图1 变桨距机构Fig 1 Pitch regulated mechanism各组成部件作用如下:推动杆:传递动力,把机舱内液压缸的推力传递到同步盘上.支撑杆:是推动杆轮毂端径向支撑部件.导套:与支撑杆形成轴向运动副,限制支撑杆的径向运动.同步盘:把推动杆的轴向力进行分解,形成推动三片桨叶转动的动力.防转装置:防止同步盘在周向分力作用下转动,使其与轮毂同步转动.其中同步盘、短转轴、连杆、长转轴、偏心盘组成了曲柄滑块机构,将推动杆的直线运动转变成偏心盘的圆周运动.该机构的工作过程如下:控制系统根据当前风速,以一定的算法给出液压缸的位移信号,液压系统根据位移指令信号驱动液压缸,液压缸带动推动杆,同步盘运动,同步盘通过短转轴、连杆、长转轴推动偏心盘转动,偏心盘带动桨叶进行变距.2 2 变桨距机构分析该变桨距机构简图如图2所示.图2 变桨距机构运动简图F ig 2 Schematic movement of pitch regulated mechanism图中:od 摇杆;210 沈阳工业大学学报第29卷df 连杆;od摇杆初始位置与水平线夹角;X 推杆位移;摇杆从初始位置转过角度;L 连杆长度.该机构的受力分析:该变桨距机构主要承受和传递来自两个方向的载荷:桨叶的旋转力矩和液压缸的输出力.桨叶旋转力矩的x轴分量传给液压缸的推动杆,y轴分量通过防转装置传给轮毂.油缸的输出载荷传递路线则相反,最后通过桨叶法兰的转动达到对桨叶变距操纵的目的.2 3 变桨距机构顺桨力的分析与计算[6]风电机组在工作状态下,作用于每个桨叶变距轴(桨叶大梁)上的阻力矩由如下几部分组成: M1=M j+M z+M m+M e+M f式中:M j 由桨叶本身质量离心力作用而产生的惯性力矩;M z 由空气动力作用而产生的气动力矩;M m 桨叶重心偏离桨叶变距轴而产生的重力矩;M e 弹性变形引起的力矩;M f 由变距机构各摩擦副而产生的摩擦阻力矩.1)由桨叶本身质量离心力作用而产生的惯性力矩M j在变距过程中,桨叶产生的最大惯性阻力矩为M j max=J22=10856 56Nm式中:J 桨叶对变距轴(大梁)的质量惯性矩,2200kg/m2;风轮回转角速度,3 1416/s.2)空气动力作用而产生的气动力矩M z空气动力作用而产生的气动力矩M z已由第602研究所得出计算结果.但其方向与M j相反,是使桨叶安装角增大的方向,且与M j相比其数值也较小,故为了安全起见,可以不考虑.3)桨叶重心偏离桨叶变距轴而产生的重力矩M m设桨叶轴均通过各截面重心,并位于风轮旋转平面内,即M m=0.4)弹性变形引起的力矩M e设桨叶不变形,即M e=0.5)由变距机构各摩擦副而产生的摩擦阻力矩M f支承桨叶轴的轴承是一个回转支承轴承,其空载摩擦阻力矩值为950Nm,其他机构摩擦阻力矩以效率计为0 95.故使桨叶绕桨叶轴转动所需的驱动力矩为M1=(M j max+950)/0 95=12427 96Nm 也就是说,在最恶劣情况下,使桨叶顺桨停机时,需作用于每支桨叶轴上的驱动力矩为M1=12427 96Nm风轮共三支桨叶,故M=M13=37283 87Nm已知驱动桨叶的曲柄长R,曲柄最大角度 =46!,故变距机构拉杆拉力为P=MR cos=82853N=8454 4kg液压站提供给变距机构的力随桨距角的变化而变化[7],其关系如图3所示;在外力矩为37283 87Nm时,变桨距系统所需要的力随桨距角的变化而变化[8],其关系如图4所示.由图3和图4可以看出,在外力矩为37283 87Nm时,变桨距系统工作正常.图3 液压系统压力与桨距角的关系Fig 3 Relationship between hydraulic pressure and pitch angle图4 变距系统需要的力与桨距角的关系(M=37283 87Nm)F ig 4 Relationship betw een necessar y pressure andpitch ang le(M=37283 87Nm)211第2期单光坤,等:大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究3 变桨距机构的负载试验测试目的:在设计外力矩条件下,测试机构能否准确完成顺桨及开桨工作.测试方法:通过测试工装,同时在三个变桨矩轴承内环的桨叶安装孔上加相同的重力,使三个变桨矩轴承内环产生与顺(开)桨力矩相反力矩.设计顺桨力矩:37283 87Nm设计开桨力矩:12428Nm测试工装[9-10]如图5所示,该装置与桨叶轴承内环连接,其上有6个滑轮,开桨时在1、3、5滑轮处各挂上一个重量相等的重锤,使产生转矩为12428Nm;顺桨时在2、4、6滑轮处各挂上一个重量相等的重锤,使产生转矩为37283 87Nm.图5 测试工装F ig 5 T est technological equipment测试结果:1)全行程变桨距试验(开、关桨)动作到位;2)变桨速度试验,动作时间可调、机构运动平稳;3)任意变桨距位置停止准确、位置重复精度和任意位置飘移量满足设计要求.4 结论从理论上通过数值计算方法精炼设计了兆瓦风力发电机组变桨距机构的技术参数;通过地面试验验证了1MW 兆瓦风力发电机组变桨距机构合理,各部件参数选择正确,可以实现变桨距机构设计的预期目标,为1MW 风力发电机组的安全运行提供了保障.此风机已于2005年7月完成安装和现场调试,变桨距机构工作正常.参考文献:[1]武鑫,赵斌.并网型风电机组的调节控制[J].太阳能学报,2003(4):24-25.(WU Xin,ZHA O Bin.M odulation and control grid connected w ind turbine [J].Solar Energy ,2003(4):24-25.)[2]李强,姚兴佳,陈雷.兆瓦级风电机组变桨距机构分析[J].沈阳工业大学学报,2004(2):146-148.(L I Q iang ,Y AO Xing Jia,CHEN L ei.Pitch mecha nism analysis o f megawatt stage w ind turbine [J ].Journal of Shenyang U niversit y of T echnolog y,2004(2):146-148.)[3]Xing Z X,Chen L.T he compariso n of sever al variablespeed wind generation set construction [A ].T he Sec o nd China I nternat ional Renew able Energy Conference [C].Beijing,2005:361-369.[4]姚兴佳,单光坤.1M W 变速恒频风力电机组结构特点[J].风电新能源,2004(1):25-26.(YAO Xing jia,SHA N Guang kun.T he characteristic of 1M W variable speed and constant frequency w ind turbine [J].Wind Electricit y N ew Energy,2004(1):25-26.)[5]秦立学.兆瓦级风力发电机变桨距机构研究[D ].沈阳:沈阳工业大学,2006.(Q IN L i xue.Research on meg aw att w ind turbine pitch regulated system [D].Shenyang:Shenyang U ni versity of T echnology ,2006.)[6]Yao X J,Liu G D ,San G K ,et al.One mega watt variable speed and constant frequency w ind turbine [A ].4th World W ind Ener gy Conference &Renewable En erg y Ex hibition [C ].M elbour ne,A ustralia,2005:214-219.[7]王栋梁,李洪人,李春萍.非对称阀控制非对称缸系统的静态及动态特性分析[J].机床与液压,2003(1):198-200.(WAN G Dong liang ,L I Hong ren,LI Chun ping.Asymmetrical valve asymmetrical cylinder load flow load pressure stat ic and dynamic property [J].M achine T ool &Hydraulics,2003(1):198-200.)[8]Yao X J,Shan G K,Sun C Z.Character i stic analysis ofhydraulic system o n wind turbine [A].T he Great Wall World Renewable Energ y Forum and Exihibition 2006[C].Beijing,2006:110-113.[9]Shan G K ,Y ao X J.Study on variable pitch regulatedmechanism of 1megawatt w ind turbine [A].4th World Wind Energ y Conference &Renewable Energy Exhi bition [C].M elbour ne,Australia,2005:413-419.[10]Yao X J,Shan G K,Su D H.Study on variable pitch system characteristics of big wind turbine [A ].Inter national Technol ogy and Innovation Conference Advanced Manu facturing Technolog i es [C].Hangzhou,2006:647-651.(责任编辑:吉海涛英文审校:杨俊友)212 沈阳工业大学学报第29卷。

风机变桨机构非线性动力学建模与分析研究

风机变桨机构非线性动力学建模与分析研究摘要：风机变桨机构是风力发电系统中的关键部件，它负责调节桨叶的角度以最大限度地捕捉到风能。

非线性动力学建模与分析是研究风机变桨机构行为特性的重要方法。

本文通过对风机变桨机构的非线性动力学建模与分析研究，旨在提高对风机系统的性能和可靠性的理解。

1. 引言风力发电作为一种清洁和可持续的能源形式，正逐渐成为全球能源领域的重要组成部分。

在风力发电系统中，风机变桨机构扮演着重要的角色。

风机变桨机构不仅要能够有效地调节桨叶的角度以适应不同风速条件，还需要能够抵御外部风压和其他环境因素的影响。

因此，对风机变桨机构的非线性动力学建模与分析研究具有重要意义。

2. 非线性动力学建模风机变桨机构由多个复杂的部件组成，其中包括电机、减速器、桨叶、控制系统等。

这些部件之间存在着相互作用和耦合，因此风机变桨机构的动力学行为非常复杂。

为了更好地理解和预测风机变桨机构的动力学特性，我们需要对其进行非线性动力学建模。

2.1 桨叶动力学建模风机变桨机构的核心部件是桨叶，它直接受到风速和外部风压的影响。

为了建立桨叶的动力学模型，我们需要考虑风压、质量和惯性等因素。

一般来说，可以使用结构动力学方法和气动力学方法联合建模，来描述桨叶的自由度和受力情况。

2.2 机械传动系统建模风机变桨机构包含了机械传动系统，包括电机、减速器和传动轴等部件。

在建立机械传动系统的动力学模型时，需要考虑传动系统的刚度、摩擦和惯性等因素。

此外，传动轴的非线性特性也需要考虑进来，以更准确地描述风机变桨机构的动力学行为。

2.3 控制系统建模风机变桨机构的控制系统是为了调节桨叶的角度，以优化风机的性能。

通常，控制系统包括传感器、执行器和控制器等组件。

在建立控制系统的动力学模型时，需要考虑控制器的响应速度、滞后等因素，以及控制系统与其他部件之间的耦合关系。

3. 非线性动力学分析非线性动力学分析是研究风机变桨机构行为特性的重要方法。

通过对非线性动力学进行分析，我们可以得到风机变桨机构的振动模态、稳定性和动力响应等信息。

风力机统一变桨距执行机构虚拟设计及仿真

风力机统一变桨距执行机构虚拟设计及仿真
随着风力发电技术的不断发展，风力机成为一种重要的可再生能源发电设备。

风力机的变桨系统是其关键组成部分之一，能够提高风力机的发电效率和控制风机在复杂环境中的安全性能。

因此，设计一种高效、稳定的变桨距执行机构是风力机研究的重要方向之一。

在现代工程设计中，虚拟设计和仿真技术已经成为不可或缺的重要工具。

针对变桨距执行机构的虚拟设计和仿真可以有效地降低试错成本和开发时间，并且可以提高系统的可靠性和性能。

在进行虚拟设计和仿真之前，需要确定变桨距执行机构的功能需求和性能指标。

然后通过数学模型和仿真软件来模拟和分析机构的运动学、动力学和控制。

最终，可以通过虚拟实验来验证机构设计的性能指标，根据仿真结果对机构进行优化设计。

总之，风力机变桨距执行机构的虚拟设计和仿真是现代工程设计的重要手段，它可以有效地促进风力机的发展，并为提高风能利用率做出贡献。

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。

永磁直驱式变桨距风力发电机组的建模与控制

永磁直驱式变桨距风力发电机组的建模与控制1 引言永磁直驱式风力发电机组是我国风力发电机组的主流机型之一。

永磁风力发电机通过增加极对数，降低发电机转速，从而能够与风力机直接相连，取消了增速齿轮箱。

由于没有传统风力发电系统故障率很高的齿轮箱，直驱式风力发电系统稳定性和效率大大提高，且有效地抑制了噪声，具有比较广泛的市场应用前景。

图1 风力发电系统结构2 永磁直驱式并网型变桨距风力发电机组的结构永磁同步发电机的同步速较低，输出电压较低。

考虑到电网电压较高，电网与电机之间的能量变换装置，必须要有较大幅度的升压能力。

考虑到变压器体积较大，实际系统中，发电机组运送到塔顶成本较高，所以本文采取方法是直流母线侧先升压再进行并网逆变。

本文采用的机组方案如图1所示。

图2 桨距调节控制系统3 风力机的建模风力机建模一般只考虑其风能利用系数而忽略风力机的空气动力学过程。

本文即采用风力机的风能利用系数来建立其仿真模型。

图3 机侧电流内环控制系统风力机仿真模型的建立主要基于以下三个方程：(1)这里Cp-λ曲线采用文献[1]中给出的公式：(2)其中： (3)采用c1=，c2=116，c3=，c4=5，c5=21，c6=。

考虑到是发电机，建模时转矩要取反。

图4 网侧逆变器电流内环控制系统4 控制系统的设计桨距调节控制系统的设计当系统存在显著的不确定因素时，设计高精度的控制系统，必须研究控制系统在不确定情况下的鲁棒性。

PID控制器能够在很宽的运行条件下具有比较好的鲁棒性，并且形式简单，易于操作。

这里采用PID控制器来进行机组在高风速区的桨距调节。

变桨距风力发电系统在低风速区进行最大风能跟踪，节距角为零，即不进行变桨距调节。

图5 网侧逆变器电压外环控制系统风力机和发电机不经过增速齿轮箱而直接联接，传动系统的动态方程如下[4]：(4)式中，J是风轮转动惯量；ω是风轮转动的角速度；B是发电机的摩擦系数；Ta是风轮的气动转矩；Te是发动机获得的电磁转矩。

风力发电系统变桨控制模型建立与仿真分析

Vi
＝
［1＋
3R 4H0
sin（θB1+（i-1
）×
2π 3
）］n×V0
（8）
式中：R 为桨叶长度，θB1 为桨叶 1 的方位角。
权系数依据每个桨叶受风情况来进行分配，风
越大，权系数越大，桨叶节距角变化值也越大。权系
数Ki 表达式为：
Ki ＝
3×［1＋ 3R 4HO
sin（θB1+（i-1
）×
2π 3
第1期
崔明东等：风力发电机组的独立变桨控制
23
变发电机转子转速使风能利用系数最大；在高风速
时，调节桨距角来改变发电机输出功率，使输出功率
稳定在额定值附近。风轮转速或风速改变将引起叶
尖速比变化，影响风能利用系数，从而改变风轮捕获
的机械能功率 Pa，表达式为：
Pa ＝ WrTa
（2）
式中：Ta 为风轮气动力矩，表达式为：
摘要：为了实现风力发电机组 3 个桨叶的独立控制，依据风力机空气动力学原理和风剪切效应，提出了基于桨叶方位
角信号的权系数分配独立变桨距控制方法。通过权系数对 3 个桨叶统一的桨距角进行重新分配，将统一变化的变桨角转化为
每个桨叶独立变化的桨距角。以 2MW 变速变桨风力发电机组为研究对象，基于 Bladed 软件平台对该控制策略与传统的变桨
候、地形环境等因素外，风速的随机变化会因为桨叶
长度的增加而相互抵消，高度因素的影响反而会更
明显。风速在竖直高度方向上的变化主要是由风切
效应产生的。
风剪切是指风速随垂直高度的变化，即风速会
随高度的增加而增加。假设地面为零风速平面，则
有风切经验公式［6］为

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。

风力发电系统的建模与分析

风力发电系统的建模与分析一、引言风力发电作为一种可再生能源，近年来得到了广泛关注。

随着环境保护意识的增强和对传统能源的需求逐渐减少，风力发电系统的建模与分析成为一个重要的研究领域。

本文旨在探讨风力发电系统的建模方法及其应用，为相关研究和工程实践提供参考。

二、风力发电系统的基本原理风力发电系统是将风能转化为电能的装置。

其基本原理是通过风机叶片受风力推动，驱动发电机发电。

风力发电系统包括风机、变速器、发电机、变流器、电网等组成，其中风机是核心设备。

三、风机建模与性能分析1. 风机建模风机建模是风力发电系统研究的重点之一。

在建模过程中，需要考虑风机的动力学特性、叶片气动特性以及机械传动特性等因素。

常用的建模方法包括力矩控制模型、速度控制模型和功率控制模型等。

2. 风机性能分析风机性能分析是评价风力发电系统性能的重要手段。

通过对风机的输出功率、转速和扭矩等指标进行分析，可以评估系统的运行状态和效率。

在性能分析中，常用的方法包括功率曲线分析、风机特性曲线分析和参数优化等。

四、风力发电场的建模与优化1. 风力发电场建模风力发电场是指由多台风机组成的发电系统。

为了实现更高的发电效率和经济性，需要对风力发电场进行整体建模。

建模过程中，需要考虑风机之间的相互关系、布置方式以及与电网的连接等因素。

常用的建模方法包括智能优化算法、复杂网络模型和系统动力学建模等。

2. 风力发电场优化风力发电场优化旨在提高风力发电系统的整体性能和经济效益。

优化过程中，需要考虑风机的选型、布置间距、发电机的容量等因素。

常用的优化方法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。

五、风力发电系统的可靠性分析风力发电系统的可靠性分析是评估系统运行稳定性和故障概率的重要手段。

通过对风力发电系统进行可靠性分析，可以为系统的设计和运营提供依据。

常用的可靠性分析方法包括故障树分析、可靠性块图分析和Monte Carlo模拟等。

六、风力发电系统的经济性分析风力发电系统的经济性分析是评估系统投资回报和运营成本的关键环节。

兆瓦级风力发电机组变桨机构建模和仿真

第11卷第2期　2008年6月上海电机学院学报J OU RNAL OF SHAN GHA I DIANJ I UN IV ERSIT YVol.11No.2　J un.2008　收稿日期:2008205205基金项目:上海市科委科研计划项目资助(06DZ22915)作者简介:张青雷(1973-),男,博士后,高级工程师,上海电气科技带头人,专业方向为数字化设计与制造,E 2mail :qingleizhang @文章编号　167122730(2008)022*******兆瓦级风力发电机组变桨机构建模和仿真张青雷,　郭井宽(上海电气集团股份有限公司中央研究院数字化设计研究室,上海200070) 摘　要:针对兆瓦级风力发电机组的变桨系统,在SolidWorks 和Adams 中建立变桨系统的机械系统模型,并在Matlab 中建立控制系统模型,通过Adams/Control 接口将二者连接起来,实现风力驱动下的变桨运动在软件系统环境下的交互仿真,通过对变桨过程研究,为大型风力机及其控制系统的研制开发与国产化提供指导。

关键词:风力发电机组;变桨机构;建模;仿真中图分类号:TM 315;TP 391.9 文献标识码:AModeling and Simulation of the Variable PropellerPitch System in MW Wind 2Mill GeneratorsZ H A N G Qi nglei ,　GUO J i ngk uan(Digital Design Research Office ,Shanghai Elect ric Group Co.,Lt d.Central Academe ,Shanghai 200070,China ) Abstract :Based o n t he variable propeller pitch system of MW wind 2mill generators ,t he paper es 2tablished a whole mechanism model of t he variable p ropeller pitch system wit h SolidWorks and Ad 2ams ,and built t he cont rol system model wit h Matlab.The two models are assembled by t he interface of Adams Co nt rol to realize interactive co 2simulation under t he wind driving force condition.Simula 2ting t he p rocess of pitch will offer help s on design large scale wind t urbine and cont rol system. Key words :wind t urbine generators ;pitch mechanism ;modeling ;simulation 风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源因其使用便捷,可再生、成本低、无污染等特点,在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展,且发展潜力巨大。

风力发电机组变桨系统的分析与研究

波采用电容输入式滤波方式【８】。如果在最不利的情
日
风力发电
Ｒ
况下通电，则会产生高于整流器正常工作电流的输
入浪涌电流，远高于正常工作电流的峰值。抑制通电浪涌电流的方法是加入抑制电路，这样会使体积增大。因此，设想能不能把开关电源ＮＧ５拿到轮毂外面放到机舱里，三个变桨柜公用一个，如图４所示。
开关信号、叶片角度＜３．５。时没有０。接近开关信号、
变频器故障、旋编故障。只要出现任意一个就执行紧急停机［１。
ＵＰＳ（超级电容）供电。当电源（ＮＧ５）出现故障不能正常工作时，ＵＰＳ还能使变桨电动机正常工作（旋
速度绝对值＞１４ｒ／ｍｉｎ、叶片角度＞６．５。时有０。接近
桨电动机的各种信号，进行相应的控制。旋转编码
器采用绝对和增量混合式，检测桨叶的角度送给主控与变桨控制器形成一个闭环控制；计算出变桨速度送给ＢＣ３１５０构成闭环频率控制。变桨电动机有
＿＿一一一
Ｐｉｔｃｈｂｏｘ２
一
～
一
一一＿５ｉ４＿一
Ｐｉｔｃｈｂｏｘ３
参考文献
［１］王明江．变桨培训．新疆金风科技股份有限公司，２００７．［２］廖明夫，Ｒ．Ｇａｓｃｈ，Ｊ．Ｔｗｅｌｅ．风力发电技术［Ｍ］．西北工

风电机组液压独立变桨距系统的设计与分析

连：连理工大学，０５大２０．
［］周加龙，明扬．４赵直驱式容积控制电液伺服系统设计研究
［］科技创新导报，０８（Ｏ：２— ３Ｊ．２０，１）８８．
［］郑洪波，友松．１孙直驱式容积控制电液伺服系统及其发展现状［］机床与液压，０１（）１３—１６Ｊ．２１，３：１１．［］姜继海，２涂婉丽，曹健．直驱式容积控制电液伺服系统动
系统有电动变桨和液压变桨之分。相对于电动变桨，
１液压独立变桨距控制系统
对桨距角的主动控制可以克服被动失速调节的固
有缺点。桨距角最重要的应用是功率调节，除此之外，
液压变桨系统具有强大的驱动力、紧凑的结构布局、高的动态响应、件使用寿命长等优点。而液压变桨系元统按桨距角的控制方式不同，可分为液压统一变桨又距系统和液压独立变桨距系统。液压统一变桨距控制
ＷＥｉ－ａｇ，Ｎｏｇ１ｎＬＵＹｎＩｅｉＷＡＧＤｎ．ａｇ，ＩｉｇＬｊｎｉ
（．１兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州７０５２兰州电机股份有限公司，３００；．甘肃兰州７０５）３００
摘
２１０２年第３期
液压与气动
６１
魏列江，王栋梁刘。
英
ＤｅｉｎａｄＡｎｌｓｓｏｈｄａｌｃＩｄｖｄａｉｃ — ｏｔｏｌｄｓｇｎａｙｉｆｔｅＨｙｒｕｉｎｉｉｕｌＰｔｈｃｎｒｌｅＳｓｅｆｒＷｉｄＴｕｂｎｓｙｔｍｏｎｒｉｅ

风电场中变桨风力发电机的运动学模型

风电场中变桨风力发电机的运动学模型在风力发电行业中，变桨风力发电机转子的运动学模型是非常重要的一个研究领域。

首先，变桨风力发电机是一种利用风能带动叶片旋转，通过转子和发电机之间的机械转换，将风能转化为电能的设备。

而风能的大小直接决定了转子的旋转速度和转动角度，因此变桨风力发电机的运动学模型应用广泛，并受到不同学科的关注和研究。

1. 变桨风力发电机的基础运动学模型变桨风力发电机的基础运动学模型是建立在机械运动和力学原理上的，主要由叶片的旋转、叶片的角度、转子的旋转等基本要素组成。

叶片的旋转是指叶片在空气中的旋转运动，可以影响到风能的传送；叶片的角度是指叶片相对于主轴线的角度，可以影响到叶片旋转的速度；转子的旋转是指整个发电机的转动，可以影响到电能的输出。

在基础运动学模型中，叶片的旋转可以简单地用欧拉角模型来描述，即将三维空间中的旋转转化为三个相对于特定坐标轴的旋转角度。

叶片的角度和转子的旋转则可以用矢量叠加模型来描述。

这样就可以通过简单的数学模型计算出叶片旋转速度、叶片角度、转子旋转速度等参数，为进一步的分析和优化提供依据。

2. 变桨风力发电机的运动学分析在变桨风力发电机的运动学分析中，最重要的就是叶片的旋转和叶片的角度。

首先，叶片的旋转速度取决于风速、叶片长度、叶片材料等因素；其次，叶片的角度则直接影响到叶片的抵抗和扭矩，进而影响到整个转子的运动。

此外，变桨风力发电机的运动学分析还涉及到叶片的倾斜角度、叶片的弯曲、转子的排列形式等要素。

这些要素的分析不仅可以优化整个发电机的运行效率，也可以降低运维成本和提高安全性。

3. 变桨风力发电机的优化设计变桨风力发电机的运动学模型在制造和设计中起到了至关重要的作用。

依据运动学模型，可以优化叶片的形状、数量、长度，改进发电机转子的结构和排列方式等，从根本上提高发电机的发电效率和使用寿命。

对于叶片的形状和数量，可以通过数值模拟和实验测试来确定最佳设计方案。

一般来说，叶片的长度越长，转子旋转的速度也越快，因此可以减少叶片数量以降低建造和运营成本。

变桨距风力机的动态建模与仿真研究

变桨距风力机的动态建模与仿真研究赵漫漫1顾鑫2（1.无锡机电高等职业技术学校，江苏无锡214000；2.陕西延长石油（集团）有限责任公司产品经销公司，陕西西安710000）摘要：在分析变桨距风力机工作原理的基础上，利用机理建模的方法构建了包括风轮、传动系统、发电机、变桨距系统在内的风力机各个主要子系统的数学模型，并充分考虑各子系统之间的相互耦合作用关系，建立了实时的变桨距风力机系统模型。

利用M atlab /Sim ulink 软件，采用上海电气W 2000机型的相关参数，对所建模型进行了仿真研究，验证了所建模型的正确性，为工程设计和实际应用奠定了理论依据。

关键词：风力发电；变桨距；建模；仿真0引言风能是一种清洁可再生的新能源，利用风能发电不排放污染物和温室气体，不但可显著减少各类化石能源消耗，还能降低煤炭开采的生态破坏和燃煤发电的水资源消耗。

大力发展风能是解决保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化等问题的有效手段之一，因而越来越受到各国政府的重视[1-3]。

由于风电技术相对成熟，投资回报率高，具有更高的成本效益和资源有效性，因此，近年来风电发展势头迅猛。

根据全球风能理事会数据统计，我国已经成为全球风电装机容量规模最大、发展最快的国家，截至2016年底，中国风电累计装机总量达到167.8G W ，占全球风电累计装机总量的33.6%[4]。

变桨距风力机有输出功率稳定、可单独调节桨叶桨距角、产品技术成熟等优点，国内外风力发电机组整机制造厂商大多选择变桨距风力机作为其主力机型[5-6]，因此建立一个准确实时的变桨距风力机模型具有重大现实意义。

由于外界环境的随机性和控制变量的多样性，变桨距风力机系统是一个非线性系统，其数学模型建立和仿真也是一个难点[7]。

本文在分析变桨距风力机工作原理的基础上，利用机理建模的方法构建了变桨距风力机各个主要子系统的数学模型，并充分考虑各子系统之间的相互耦合作用关系，建立了实时的变桨距风力机系统模型。

风电机组变桨距控制方法的建模与仿真研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｓｔｒｏｎｇｎｏｎｌｉｎｅａｒ．ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅａｎｄｏｔｈｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓ．ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｉ｛ｆｌｉｃｕｌｔｔｏａｃｈｉｅｖｅｇｏｏｄｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｉｎｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｇｉｖｅｓａｄｅｓｉｇｎｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｌｆ — —
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垂直轴风力发电机的建模与变桨距研究

１垂直轴风力发电机的受力分析
风轮的受力分析决定了Ｈ型垂直轴风力发电机模型的建立以及桨距角的变化，因此，本文首先对Ｈ型
ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＶＡＷＴ．ｔｈｅｆｏｒｃｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｂｏｕｔｓｉｘ — ｂｌａｄｅＨ— ｔｙｐｅＶＡＷＴｉｓａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｓｔａｔｉｏｎａｒｙａｎｄｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｓｔａｔｅｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆＨ— ｔｙｐｅＶＡＷＴｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ。ｔｈｅｎｔｈｅｆｏｒｃｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓｉｎｇｌｅｂｌａｄｅｕｎｄｅｒｉｆｘｅｄｐｉｔｃｈａｎｄｖａｒｉａｂｌｅｐｉｔｃｈａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｕｓｔｈｅｆｏｒｃｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｓｉｘ — ｂｌａｄｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｒｏｕｇｈｖａｉａｒｂｌｅｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅｓｔａｒｔｕｐｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＨ－ｔｙｐｅＶＡＷＴｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｕｓｔｈｅｖａｉａｒｂｌｅｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧｅｎｅｒａｔｏｒＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｏｒｃｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＶａｒｉａｂｌｅｐｉｔｃｈＭａｔｌａｂ

风力发电机组变桨系统分析

目录摘要： (1)一、变桨系统论述 (1)（一）变桨距机构 (1)（二）电动变桨距系统 (2)1. 机械部分 (3)2. 气动制动 (4)二、变桨系统 (4)（一）变桨系统的作用 (4)1. 功率调节作用 (4)2. 气动刹车作用 (4)（二）变桨系统在轮毂内的拓扑结构与接线图 (6)三、变桨传感部分 (8)（一）旋转编码器 (8)（二）接近开关 (9)四、变桨距角的调节 (10)（一）变桨距部分 (10)（二）伺服驱动部分 (11)总结 (13)参考文献： (13)致谢 (14)风力发电机组変桨系统分析摘要：风能是一种清洁而安全的能源,在自然界中可以不断生成并有规律得到补充,所以风能资源的特点十分明显,其开发利用的潜力巨大。

本文对大型的兆瓦级风力发电机变桨系统做简单的介绍。

变速恒频技术于20世纪90年代开始兴起，其中较为成功的有丹麦VESTAS的V39/V42-600KW机组和美国的Zand的Z-40-600KW机组。

变速恒频风力发电机组风轮转速随着风速的变化而变化，可以更有效地利用风能，并且通过变速恒频技术可得到恒定频率的电能。

变速恒频机组的显著优点已得到风力机生产厂和研究机构的普遍承认，将成为未来的主流机型。

但变速恒频风力机组仅通过电机自身调节要达到减小风速波动冲击的目的是很困难的，因为自然界中风速瞬息万变，特别是在额定风速以上工况，风力机有可能受到很大的静态或动态冲击。

但是变桨风机不会产生此类情况，变桨距是指大型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从而改变叶片气动特性，使桨叶和整机的受力状况大为改善。

近年来，电动变桨距系统越来越多的应用到风力发电机组当中，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。

海上风力发电的变桨系统动力学建模与仿真

海上风力发电的变桨系统动力学建模与仿真近年来，随着对可再生能源的需求日益增加和环境保护意识的提高，海上风力发电成为了一种受到广泛关注和发展的清洁能源解决方案。

而变桨系统作为海上风力发电机组的核心部件之一，其性能和稳定性对于提高发电效率和降低运行成本至关重要。

因此，对变桨系统的动力学行为进行建模与仿真，对于指导系统设计和优化运行具有重要意义。

变桨系统是一种通过调整桨叶角度来控制风机转速的机构。

其主要由主控系统与执行机构组成。

主控系统负责接收信号并指导执行机构调整桨叶角度，以实现风机的稳定性控制。

而执行机构则负责接受主控系统指令，并通过变化桨叶角度来改变风机的受力。

因此，变桨系统的动力学建模与仿真需要考虑主控系统与执行机构之间的相互作用。

首先，针对主控系统的建模与仿真，可以采用传统的控制理论方法，如PID控制器。

PID控制器是一种广泛应用的控制算法，通过调节比例、积分和微分增益来实现系统的稳态误差补偿和动态响应调节。

通过建立PID控制器的数学模型，可以分析系统稳定性、平稳误差和响应速度等性能指标，从而设计出满足要求的主控系统。

同时，利用仿真软件对PID控制器进行仿真模拟，可以对系统的运行轨迹和性能进行评估和优化。

其次，针对执行机构的建模与仿真，可以采用机械动力学建模方法。

首先，通过对执行机构的物理结构进行分析，可以获得系统的刚体模型和运动关系。

然后，根据力学原理建立执行机构的动力学方程。

考虑到海上风电场的特殊环境和复杂载荷条件，还需要进一步考虑海洋环境对执行机构的影响，如风速、浪高等因素。

此外，还需考虑桨叶惯性、液压系统的动态特性等因素。

通过建立执行机构的动力学模型，并结合仿真软件进行仿真分析，可以评估执行机构的性能指标，如响应时间、承载能力和能量损耗等。

最后，针对主控系统与执行机构之间的相互作用进行建模与仿真。

主控系统与执行机构之间的信息传递存在一定的时滞和误差。

因此，在进行动力学建模与仿真时，需要考虑这些因素对系统性能的影响。

风力机独立液压变桨距控制系统建模与仿真分析

风力机独立液压变桨距控制系统建模与仿真分析吴万荣,陈卿,罗前星,衡保利(中南大学机电工程学院,长沙410083)摘要:建立独立液压变桨距控制系统的数学模型,并对变桨距控制系统进行稳定性分析,确定独立液压变桨距控制系统的设计参数;通过对风力机系统进行SI MU L I NK仿真分析,验证了风力机能在超额定风速状态下正常工作,说明此独立液压变桨距控制系统模型的可行性和设计参数的准确性,为开发液压变桨距控制器提供了依据。

关键词:风力机;独立变桨;电液比例中图分类号:TH137文献标识码:A文章编号:1671)3133(2010)09)0068)04M odeli ng and ana l yzi ng i ndivi dual hydraulic variabl e pitchcontro l syste m of w i nd turbi neWU W an-rong,C H EN Q i n g,L UO Q ian-x ing,H E NG Bao-li(School ofM echanical and E l e ctrica lEng ineeri n g,Centra l Sou t h Un i v ersity,Chang sha410083,China) Abstrac t:In t he present wo rk,the m athema ti ca l model of the hydrau lic adaptive va riab l e-p itch syste m has been proposed.The stability o f the hydrauli c adaptive variab le-p itch sy stem has been ana l y zed,at last the param eters o f the e lectro-hydraulic propor-ti ona l va riab l e-p itch syste m are ga i ned.By analyzed i n S I M U L I NK too,l w ind t urbi ne m ode,l used w ith hydrau lic adaptive var i ab l e-p itch syste m,perfo r m sw e ll at above-rated w i nd.It p s conclusi on t hat t h is v ariab l e-p itch syste m m ode l is feasi ble and its param eters a re ri ght.T his model a llows furthe r dev elop var i able-pitch contro l for w ind turb i ne.K ey word s:w i nd turb i ne;adaptive variab l e-p itch;electro-hydrau lic propo rti ona l随着风力发电机向大型化的方向发展,液压变桨距控制技术由于具有大功率、高响应、高精度、高系统刚度以及强抗干扰能力等优点,已经成为风力发电的关键技术之一。

风电机组电动变桨系统建模及运行特性评估与测试_李辉

ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１２０９１２５风电机组电动变桨系统建模及运行特性评估与测试李　辉１，杨　超１，赵　斌１，唐显虎２，刘行中２（１．输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆大学，重庆市４０００４４；２．重庆科凯前卫风电设备有限责任公司，重庆市４０１１２１）摘要：为了较好地反映风电机组电动变桨系统的动暂态运行特性，有必要研究考虑电机驱动特性的电动变桨系统的动态模型。

在介绍电动变桨系统基本结构和原理的基础上，建立了包含感应电机及其矢量控制策略、减速齿轮箱传动系统及后备电源各子系统模型的电动变桨系统详细模型，并给出了变桨控制系统简化一阶惯性环节模型；为了验证所建立的详细模型的有效性，搭建了电动变桨系统的测试平台，对所建立的变桨系统详细模型进行了桨距角跟踪性能、负载扰动运行特性和低电压故障运行特性仿真，并将其与简化一阶惯性环节模型和实际测试系统的结果进行了比较。

结果显示，所建立的详细模型能够更好地反映实际电动变桨系统的动暂态运行特性，且能较好地评估其低电压故障运行特性。

关键词：风电机组；电动变桨系统；测试平台；异步电动机；矢量控制；传动系统；后备电源收稿日期：２０１２－０９－１３；修回日期：２０１３－０３－０５。

国家国际科技合作专项资助项目（２０１３ＤＦＧ６１５２０）；输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自主研究项目（２００７ＤＡ１０５１２７１０１０１）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（ＣＤＪＸＳ１１１５１１５５）；新世纪优秀人才支持计划资助项目（ＮＣＥＴ－１０－０８７８）；重庆市科技攻关计划资助项目（ＣＳＴＣ２０１１ＡＢ３０６９）。

０　引言随着风力发电技术的迅速发展，风电机组正从恒速恒频向变速恒频、从定桨距向变桨距方向发展。

变桨距风电机组以其能最大限度地捕获风能、输出功率平稳、机组受力小等优点，已成为当前风电机组的主流机型［１－３］。

电动变桨系统作为变桨距风电机组的核心部件，其动态模型对分析整个风电机组的动暂态运行性能具有很大影响。