风机变桨
FD82B风机变桨系统介绍
●电流互感器： 电流互感器的作用是检测变桨电机的运行电流。
●A、B编码器： 每台变桨电机都要安装一个A编码器，每个桨叶的变桨轴
承内都要安装一个B编码器，因此1套变桨系统共有3个A编 码器和3个B编码器。
●限位开关
保证变桨模 式的准确， 可靠顺浆停 车,确保风 机的可靠运 行及安全 性。
●变桨控制器的主要控制流程 1、蓄电池充电控制流程； 2、超速保护控制流程； 3、桨叶调整控制流程；
●变桨控制器端口图：
E1、E2、E3、E4为数字量输入端口；E5为PT100输入端口；E6为0-20ma 与0-10V输入端口；A1、A2、A3、为数字量与模拟量输出端口；Z1、Z2、 Z3为编码器输入端口。
●变桨控制器的操作面板图
●变桨控制器的面板实现3个蓄电池柜充电功能，输入电压 220VAC、频率50HZ，输出电压244VDC，输出电流1.08A。 充电器外形图如下：
●变桨系统充电回路控制继电器 变桨系统充电器回路共有三个继电器，通过 它们按照控制要求切换来完成变桨系统三个 后备电源的循环充电工作。
4、系统的原理：
●变桨控制系统作为风力发电机组控制系统的重要组成部分， 通过调节叶片角度使风机达到最大的风能利用率，并在各 种风况下控制功率与转速的平衡，同时在大风情况下能及 时回桨，保证风机的安全。
● 变桨控制系统的主要目的是在风机主控制系统的协调控 制下，接收风机主控系统的变桨控制指令。在低于风机额 定风速的情况下使桨叶稳定控制在0°附近，保持风能的最 大可利用率。在风速高于额定风速的情况下，调整叶片角 度大于0°，保持风机功率为额定值，同时保持风机稳定可 靠地运行。当风速超过切出风速时能按照主控系统的指令 及时回桨。
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
风机变桨系统的组成
风机变桨系统的组成风机变桨系统是指用于调节风机桨叶角度以控制风机输出功率的一套系统。
它由多个组成部分构成，包括主控制器、传感器、执行器和电源等。
一、主控制器主控制器是风机变桨系统的核心部件，它负责接收传感器的信号，并根据信号来控制风机桨叶的角度。
主控制器通常采用微处理器或者专用的控制芯片，具有高性能和稳定性。
主控制器还可以通过通信接口与上位机或者监控系统进行数据交互，实现远程监控和控制。
二、传感器传感器是风机变桨系统的重要组成部分，用于感知风机的工作状态和环境参数。
常见的传感器包括风速传感器、风向传感器、温度传感器和加速度传感器等。
风速传感器用于测量风机所处的风速，风向传感器用于测量风机所处的风向，温度传感器用于测量风机的工作温度，加速度传感器用于测量风机的振动情况。
传感器将测量到的参数信号传递给主控制器，供其进行处理和控制。
三、执行器执行器是风机变桨系统的另一个重要组成部分，主要用于调节风机桨叶的角度。
常见的执行器包括液压执行器和电动执行器。
液压执行器通过液压系统来控制桨叶的角度，具有调节速度快、承载能力强的优点；电动执行器通过电机和传动装置来控制桨叶的角度，具有结构简单、可靠性高的优点。
执行器接收主控制器发送的控制信号，并将其转化为相应的动作，从而实现对桨叶角度的调节。
四、电源电源是风机变桨系统的能量来源，用于为主控制器、传感器和执行器等提供工作电压。
电源可以采用交流电源或者直流电源，根据实际情况选择合适的电源类型。
在风力发电系统中，通常使用直流电源，可以通过接入风力发电机的输出端来获取电能。
电源还需要具备一定的稳定性和可靠性，以确保整个系统的正常运行。
风机变桨系统的组成部分相互配合，共同完成对风机桨叶角度的控制。
主控制器接收传感器的信号，根据信号来判断风机的工作状态，并生成相应的控制信号。
执行器根据主控制器发送的控制信号来调节桨叶的角度，从而实现对风机输出功率的调节。
电源为整个系统提供工作电压，保证系统的正常运行。
1.5MW风机变桨说明
1.5MW风机机组风轮系统说明风轮系统风轮系统是机组的重要部件，其主要作用是吸收风能。
它由三片桨叶、轮毂以及变桨系统组成。
风轮参数桨叶桨叶采用玻璃纤维复合材料制成，表面覆盖有防护层，具有较强的抗低温和抗风沙性能，迎风缘也作了防磨损处理，桨叶除了支撑本身重量，抵抗一定的拉伸、弯曲变形破坏外，更重要的是要能最大限度的吸收风能，每片桨叶往往包含有多个翼型，他们是通过空气动力学研究结果来设计的，能保证风能利用率并优化机组所受载荷。
为了更好的保护机组免遭雷电破坏。
桨叶顶端装有接闪器，闪电电流可以经过预埋在桨叶内部的避雷线流向塔架。
机组内设有放电机构，并有可靠的防雷接地及浪涌保护装置。
轮毂轮毂是支撑桨叶、连接主轴的重要零件，它是按带有星型和球型相结合的铸造结构来设计、生产的。
这种轮毂的结构实现了负荷的最佳分配，同时具有结构紧凑，质量轻的优点。
轮毂的材料采用高等级球墨铸铁，它具有优良的机械性能。
轮毂主要参数及技术要求：材料：QT350-22AL(低温型)；QT400-18AL(常温型)涂层：HEMPEL 油漆轮毂采用整体、树脂砂模铸造，加工面饱满，非加工面光滑圆顺。
变桨系统1.5MW风力发电机组为了能合理利用风能资源采用变桨系统，同时能有效控制机组功率，在超过额定风速运行时，若不能进行相应的控制，会导致功率飙升，严重影响风机的损耗，变桨控制系统可以通过变桨的方式使机组功率限制在额定功率附近，且能使机组处于良好的受力状态，减小冲击载荷。
1.5MW风力发电机组的桨叶和轮毂通过变桨回转支撑连接，变桨传动设备及其控制装置集成在轮毂之中，变桨系统中还安装了一套世界先进的自动润滑装置提供变桨轴承的润滑，保证变桨可靠，运行平稳。
变桨的另外一个作用是制动，需要制动时，桨叶完全顺桨，不再产生强大的驱动风轮旋转的气动力，1.5MW风力发电机组采用三片桨叶独立变桨方式运行，即使有两片桨叶变桨机构失效，单个变桨机构也能是机组降低安全转速范围内，变桨系统中还采用了备用电池，即使电网失电，仍能顺利执行变桨动作。
华创风机变桨系统简介
华创CCWE-2000/103.D型风机变桨系统介绍（AB（罗克韦尔）变桨系统）目录1. 变桨系统概述及AB变桨系统组成 (3)2. 控制柜内模块简介及采集和控制的信号介绍 (4)2.1 1#变桨控制柜模块组成及测量和控制的信号介绍 (4)2.1.1 L18ER控制器（1769-L18ER-BB1B） (4)2.1.2 IB8模块（1734-IB8） (5)2.1.3 IR2模块（1734-IR2） (5)2.1.4 SSI模块（1734-SSI） (5)2.1.5 Anybus模块（以太网转Canopen模块） (5)2.2 2#变桨控制柜模块组成及测量和控制的信号介绍 (6)2.2.1 AENT/A从站： (6)2.2.2 IB8模块（1734-IB8） (6)2.2.3 IB8模块（1734-IB8） (6)2.2.4 OB8模块-负责命令信号输出 (6)2.2.5 IR2模块（1734-IR2） (7)2.2.6 SSI模块（1734-SSI） (7)2.2.6 Stratix2000交换机 (7)2.3 3#变桨控制柜模块组成及测量和控制的信号介绍 (7)2.3.1 AENT/A从站： (7)2.3.2 IB8模块（1734-IB8） (7)2.3.3 IB8模块（1734-IB8） (8)2.3.4 OB8模块-负责命令信号输出 (8)2.3.5 IR2模块（1734-IR2） (8)2.3.6 SSI模块（1734-SSI） (8)1. 变桨系统概述及AB变桨系统组成变桨系统是风力发电机的核心控制系统，变桨系统能够实时响应风机主控系统的指令，通过调节叶片桨距角，使得机组能够在多变的风况条件下平稳地运行，并获取最大限度的能量。
在低风速时高效发电，高风速时输出额定功率电能。
单个叶片变桨距装置一般包括控制器、伺服驱动器、伺服电机、减速机、变距轴承、传感器、角度限位开关、蓄电池、变压器等。
变桨系统(内容及基础原理的简介)
风力发电机变桨系统所属分类:技术论文来源:电器工业杂志更新日期:2011-07-20摘要：变浆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浆系统的构成、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。
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
1.5MW风机变桨系统故障分析及具体措施
1.5MW风机变桨系统故障分析及具体措施摘要风力发电作为现阶段电力能源供应系统的重要的构成部分，发电机组通常需要在高温、沙尘等恶劣环境下运行，风向、风速、风力与温度环境等特别容易受外力因素影响，所以其设计具有随机性、多变性与间歇性等方面的优点，风机系统在交变负载的影响下，容易出现故障问题。
变桨系统是风力发电的重要技术，分为液压变桨与电动变桨等形式，液压变桨系统的常见问题包括超限故障、不同步故障等；电动变桨运行系统主要的故障问题为电气回路、变桨电滑环以及后备电源等出现损坏，检修与管理人员应结合具体故障原因，采取针对性的处理方式。
1.变桨系统日常的巡检与维护1.1变桨轴承的基础保养(1)检查变桨轴承表面清洁度。
(2)检查变桨轴承表面防腐涂层。
(3)检查变桨轴承齿面情况。
(4)按运行规定定期润滑变桨轴承。
(5)定期紧固变桨轴承螺栓。
1.2变桨驱动电机的基础保养（1）定期检查变桨驱动器装置表面清洁度。
（2）定期检查变桨驱动器装置防腐涂层。
（3）定期检查变桨电机是否存在过热、有异常噪音等情况。
（4）定期更换变桨减速器齿轮箱油。
（5）定期紧固变桨驱动器螺栓。
（6）检查变桨电机接线是否存在老化1.3变桨限位开关的基础保养（1）定期检查限位开关灵敏性，是否存在松动现象。
（2）定期检查限位开关接线是否良好，并对其进行触发测试（3）定期紧固限位开关螺栓。
1.4变桨主控柜和超级电容柜的基础保养（1）定期检查变桨主控柜与轮毂之间的缓冲器是否存在磨损现象。
（2）定期检查变桨主控柜与动力电缆接头是否牢固、磨，电缆桥架是否变形、断裂。
（3）定期紧固控制柜与支架的螺栓。
（4）定期检测超级电容电压是否正常。
（5）定期检查变桨控制柜风扇是否正常运行，滤网有无堵塞。
（6）定期检查防雷模块接线有无松动，是否存在放电灼伤痕迹。
（7）定期检查控制柜门锁是否完好。
2.变桨类故障分析及处理方法2.1变桨角度不等同：由于B编码器是机械凸轮结构，与叶片的变桨齿轮啮合，精度不高且会不断磨损，在有大晃动时有可能产生较大偏差，因此先复位，排除故障的偶然因素;如果反复报这个故障,进轮毂检查A、B编码器,检查的步骤是先看编码器接线与插头，若插头松动，拧紧后可以手动变桨观察编码器数值的变化是否一致，若有数值不变或无规律变化，检查线是否有断线的情况。
风电变桨控制原理
风电变桨控制原理是指利用风能发电系统中的变桨机构来调整风机叶片的角度，以使风机在不同风速下保持最佳的转速和功率输出。
风电变桨控制原理主要包括以下几个方面：
1. 风速检测：通过安装在风机上的风速传感器或气象塔上的风速测量仪器，实时监测风速的变化。
2. 风速信号处理：将风速信号传输到控制系统中进行处理，以确定当前的风速状况。
3. 控制策略选择：根据风速信号和预设的控制策略，选择合适的变桨控制策略，以实现最佳的风机运行。
4. 变桨角度调整：根据控制策略，通过控制变桨机构，调整风机叶片的角度，以改变叶片的风阻特性和受力情况，从而使风机保持最佳的转速和功率输出。
5. 系统监测和保护：同时监测风机的运行状态和环境条件，如温度、湿度等，以及风机的故障和异常情况，及时采取相应的保护措施，确保风机的安全运行。
风电变桨控制原理的主要目标是通过调整风机叶片的角度，使风机在不同风速下保持最佳的转速和功率输出，从而提高风能发电系统的发电效率和可靠性。
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。
感谢您的观看
THANKS
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
2、电气部分
电气部分包括主控制柜、轴控制柜、电池柜和驱动电机。 （1）主控制柜：
• 轴控制器 • 电池充电器 • 雷电保护接地端子 • 电量循环检测装置 • 温度检测装置 • 加热器 • 过电压保护装置
（2）轴控制柜：
电源开关 电池开关 电池监控器 变流器 电流互感器 保护器
加热器
电动机保护继电器
二、 FD77A型风电机组变桨系统结构
1、机械部分 、
FD77A型风机的变桨采用电动变桨距系统，其中3 型风机的变桨采用电动变桨距系统，其中 型风机的变桨采用电动变桨距系统 个桨叶分别带有独立的电驱动变桨系统， 个桨叶分别带有独立的电驱动变桨系统，机械部分包 括回转轴承、变速箱、变桨齿轮及齿圈。回转轴承的 括回转轴承、变速箱、变桨齿轮及齿圈。 内环安装在叶片上，轴承的外环固定在轮毂上。 内环安装在叶片上，轴承的外环固定在轮毂上。当电 驱动变桨距系统上电以后，电动机带动小齿轮旋转， 驱动变桨距系统上电以后，电动机带动小齿轮旋转， 而小齿带动变桨齿圈，从而带动叶片一起旋转， 而小齿带动变桨齿圈，从而带动叶片一起旋转，实现 了改变桨距的目的。 了改变桨距的目的。
变频器简图变频器预充电1变频器预充电2变频器就绪状态并网与亚同步状态超同步状态1油箱11液位计12油泵13电机14液位开关15空气过滤器3压力表4单向阀5溢流阀6压力表8和81主轴刹车电磁阀82溢流阀83节流孔9和91偏航刹车电磁阀92节流孔93溢流阀主轴刹车
FD77A型风力发电机组变桨部分 型风力发电机组变桨部分
变频器简图
变频器预充电1
变频器预充电2
变频器就绪状态
并网与亚同步状态
超同步状态
1油箱 1.1液位计 1.2油泵 1.3电机 1.4液位开关 1.5空气过滤器 2滤油器、旁路阀、压 力表 3压力表 4单向阀 5溢流阀 6压力表 7储能罐 8和8.1主轴刹车电磁阀 8.2溢流阀 8.3节流孔 9和9.1偏航刹车电磁阀 9.2节流孔 9.3溢流阀
变桨系统的工作原理
变桨系统的工作原理
变桨系统是风力发电机组中的关键部件，其工作原理是根据风机的转速和风向来调整风机叶片的角度，以最大限度地利用风能并提高发电效率。
变桨系统包括传感器、控制器和执行机构三个主要部分。
传感器用于监测风机的转速和风向情况，控制器根据传感器的反馈信号，判断并采取相应的控制策略，最终控制执行机构来调整叶片的角度。
在变桨系统中，传感器通过测量风机转速和风向来获取相关的数据。
转速传感器通常使用磁敏传感器或光电传感器，能够测量风机叶轮的旋转速度。
风向传感器可以是基于风向传感器或风向电子罗盘，用于判断风的方向。
控制器是变桨系统的核心部分，它根据传感器的反馈信号进行数据处理和判断，采取相应的控制策略来调整叶片角度。
常见的控制策略包括最大功率跟踪控制（MPPT），即调整叶片角度以使风机输出功率最大化；以及风机保护控制，即在高风、低风或故障情况下保护风机的安全运行。
执行机构是根据控制器的指令来实际调整叶片角度的部件。
常见的执行机构包括液压执行机构和电动执行机构。
液压执行机构通过控制液压系统来调整叶片角度，电动执行机构通过电机驱动来实现叶片角度的调整。
综上所述，变桨系统通过传感器监测风机转速和风向，控制器
根据传感器反馈信号来采取相应的控制策略，最终通过执行机构调整风机叶片角度，以实现有效利用风能并提高发电效率的目的。
风机变桨控制系统简介(培训用)
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。
变桨系统
风力发电机组变桨系统介绍一．风机变桨系统概述风力发电机组控制系统硬件分别安装在三个不同部分：1. 机舱控制，安装在机舱内2. 地面控制，安装在塔架底部3. 变桨控制，安装在轮毂内部人机界面触摸屏显示风机的运行状况和参数，或者启动或停止风机.风力发电机组四种控制方式:1. 定速定浆距控制(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. 定速变浆距控制(Fixed speed pitch regulated)发电机直接连到恒定频率的电网,在大风时浆距控制用于调节功率3. 变速定浆距控制(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. 变速变浆距控制(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,浆距控制用于调节功率.二. 变桨系统的工作原理定浆距风机通过叶片的失速,即改变叶片横断面周围流动的气流,导致效率的损失,从而控制风机的最大输出功率;变浆距风机是通过叶片沿其纵向轴转动,改变气流对叶片的攻角,从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩,使发电机功率输出保持稳定.变桨伺服控制系统作为风力发电控制系统的外环,在风力发电机组的控制中起着十分重要的作用.它控制风力发电机组的叶片节距角可以随风速的大小进行自动调节.在低风速起动时,桨叶节距可以转到合适的角度,使风轮具有最大的起动力矩;当风速过高时,通过调整桨叶节距,改变气流对叶片的攻角,从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩,使发电机功率输出保持稳定.三. 变桨系统和定桨系统的比较定桨距失速调节型风力发电机组定奖距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化,桨叶翼型本身所具有的失速特性.当风速高于额定风速时，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。
风电 变桨系统简介
• （2）变桨控制过程 ①构成：主要由PLC、可逆直流调速装置、直 流电机、绝对式位置编码器等组成，并由 蓄电池做后备电源。 其中轮毂控制柜中装有PLC控制系统，它通过 现场总线(例如CAN总线)和主控制系统通信, 接受主控制系统的指令(主要是桨叶转动的 速度和角度指令),并控制可逆直流调速装置 驱动直流电机,带动桨叶朝要求的方向和角 度转动,同时PLC 还负责蓄电池的充电控制﹑ 蓄电池电压的监控等辅助控制.
2018/9/18
• （2）偏航 偏航的定义是航空器的实际飞行路线（航迹 线）偏离预定航线的现象。 偏航系统是风力发电机组特有的控制系统。 偏航控制系统主要由偏航测量、偏航驱动 传动部分、纽缆保护装置三大部分组成。 主要实现两个功能:一是使机舱跟踪变化稳 定的风向;二是由于偏航的作用导致机舱内 部电缆发生缠绕而自动解除缠绕
2018/9/18
• 统一变桨系统主要部件
2018/9/18
• 变桨中央控制箱执行轮毂内的轴控箱和位于机舱 内的机舱控制柜之间的连接工作。中央控制箱与 机舱控制柜的连接通过滑环实现。通过滑环机舱 控制柜向变桨中央控制柜提供电能和控制信号。 • 另外风机控制系统和变桨控制器之间用于数据交 换的 Profibus-DP 的连接也通过这个滑环实现。 变桨控制器位于变桨中央控制箱内，用于控制叶 片的位置。另外，三个电池箱内的电池组的充电 过程由安装在变桨中央控制箱内的中央充电单元 控制。 注：变桨中央控制箱也叫轮毂控制柜，其安装在轮 毂内的固定支架上。
2018/9/18
• 独立变桨系统结构示意图
变桨驱动装置 变 桨 轴 承
2018/9/18
• 变桨驱动装置
2018/9/18
2018/9/18
• 定速变桨距调节
风机变桨系统的组成
风机变桨系统的组成一、引言风机变桨系统是风力发电机组中的重要组成部分，其作用是根据风力的大小和方向，调节风机的转速和输出功率，以实现最佳的能量转换效率。
本文将从以下几个方面介绍风机变桨系统的组成。
二、风机转子风机转子是风机变桨系统的核心组件，通常由数片桨叶组成。
桨叶的形状和材料的选择对风机的性能有着重要影响。
桨叶的形状应根据风力特性和发电机组的设计要求进行优化，以提高风能的利用效率。
同时，桨叶的材料应具有良好的强度和耐腐蚀性能，以保证其在恶劣环境下的可靠运行。
三、桨叶控制系统桨叶控制系统用于调节桨叶的角度，以控制风机的转速和输出功率。
该系统通常由执行机构、传感器和控制器组成。
执行机构负责实现桨叶角度的调节，常见的方式包括液压驱动、电机驱动等。
传感器用于实时监测风力的大小和方向，以提供给控制器参考信息。
控制器根据传感器的反馈信号，通过控制执行机构的工作状态，实现对桨叶角度的调节。
四、电气系统电气系统是风机变桨系统中不可或缺的组成部分。
它包括发电机、变频器、电缆等设备。
发电机负责将风能转化为电能，其输出电压和频率通常需要经过变频器进行调节，以满足电网的要求。
电缆则用于将发电机产生的电能输送到电网。
五、控制算法风机变桨系统的控制算法对风机的性能和运行稳定性有着重要影响。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制、遗传算法等。
这些算法通过对传感器反馈信号的处理和对执行机构的控制，实现对风机的转速和输出功率的精确控制。
六、监测与保护系统监测与保护系统用于实时监测风机的运行状态，并采取相应的保护措施。
该系统通常包括振动传感器、温度传感器、润滑油监测装置等设备。
这些设备可以监测风机的振动、温度和润滑油的状态，当风机出现异常情况时，及时发出警报并采取相应的保护措施，以避免设备的损坏和事故的发生。
七、数据采集与远程监控系统数据采集与远程监控系统用于采集和分析风机的运行数据，并实现对风机的远程监控和管理。
该系统通常包括数据采集装置、数据传输网络和监控中心等设备。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
35
电池系统
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
14:49
6
变桨控制原理与功能
两个独立的刹车系统：电气－机械
14:49
7
变桨控制原理与功能
• 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。
14:49
5
•
变桨控制原理与功能 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。 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。 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。 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。 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。
变桨系统
培训部
14:49
1
变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
14:49
2
• 变桨系统的主要功能
变桨控制原理与功能
– 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。
14:49 15
变桨变频器
• 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。
滑环
14:49
25
反馈信号
转速编码器
极限开关
接近开关
14:49
26
防雷保护
避雷导线
瞬间放电间隙 电刷
14:49
27
变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
14:49
28
电池系统
• 为什么要电池单元？
14:49 3
结构：
变桨控制原理与功能 导流帽 轮毂
轮毂变 桨控制 柜
极限工作位置撞块
变桨限 位撞块
轮毂罩
分隔壁 缓冲器 极限工作位置 开关
14:49
变桨接 近开关
变桨制动器
4
变桨控制原理与功能
变桨系统是如何实现的？
- 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。
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。
BatStaEar (7): 电池接地故障 此时：电池接触器打开
只能通过改变锁定开关复位
14:49 36
变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
14:49
8
变桨控制原理与功能
14:49
9
变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
14:49
10
变桨控制与定桨控制的比较
风向 大约90度的调节范围 顺桨位置
工作位置
变桨电机小齿轮
变桨齿轮边缘
14:49
变桨变频器
• 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。
14:49
18
变桨变频器
• 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。
14:49Байду номын сангаас
17
• 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 变桨变频器1 变桨变频器2 变桨变频器3 偏航变频器 CANopen 主站 CANopen 从站 CANopen 从站 CANopen 从站 CANopen 从站 节点ID：10 节点ID：20 节点ID：30 节点ID：90
14:49
37
变桨系统的停机方式
• 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
14:49
38
正常停机normal stop
14:49
22
变桨电机
电缆固定的不好 电缆固定的好
刹车继电器
14:49
23
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
30
电流
20
10
0 0 14:49 5000 10000 15000 (ms) 24 20000 25000 30000 35000
14:49 34
电池系统
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 14:49
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。
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]
14:49 19
变桨变频器
手动模式
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。
14:49
20
变桨系统故障列表
14:49
错误排除后需复位！
21
变桨系统
• • • • • • 变桨控制原理与功能 变桨控制与定桨功率控制的比较 变桨变频器 变桨电机、滑环等 电池系统 变桨系统的停机方式
• 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
14:49
29
电池系统
14:49
30
电池系统
14:49
31
电池系统
14:49
32
电池系统
14:49
33
电池数据
-
电池系统
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。
• 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。
14:49 16
变桨变频器
程序的传输 在下载完程序后，需要重新启动变频器！
14:49
39
快速停机fast stop
14:49
40
安全停机safety stop
14:49
41
紧急停机emergency stop
14:49
42