风机变桨控制系统简介
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。
风机控制系统-变桨
1、驱动故障 2、接触器故障 3、编码器溢出 4、通讯故障 5……
4、带照明灯、手机、对讲机
5……
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问题讨论
1、变桨同步误差过大；（机械问题，反馈问题）
2、驱动器超温；（自然环境、电气环境） 3、电机超温；（电机本身、负载？？）
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谢谢！
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工作原理
电动变桨系统
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工作原理
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工作原理
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原理图示意
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各部件介绍
变桨电机（选型、相关计算）
优点 缺点？
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变桨电机
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各部件介绍
驱动器、编码器、限位开关、电池（超级电容）
光电转换
轴承
安装
光栅码盘 16
部件介绍
存放 维护 检测
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变桨常见故障
常见故障以及处理方式： 安全操作： 1、风速一般不超过12米/s 2、主轴锁定销必须锁定 3、系安全带，挂安全绳
液压系统
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变桨的构成-电动变桨
系统组成： 驱动器、电机、编码器、减速机、限位开关。
优点：组合灵活、技术成熟、环境适应能力强、防沙尘、腐蚀
缺点：容量增加时电机体积变大
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工作原理
液压变桨 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。
者停机时，调节桨叶作为机组第一刹车制动。
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变桨的类型
按照工作方式可分为：统一变桨和独立变桨； 按照动力类型可分为：液压变桨和电动变桨；（上海电气、Vestas、歌美飒、 西门子、北重……DEWIND）
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
风电 变桨系统简介
• 独立变桨系统结构示意图
变桨驱动装置
变 桨 轴 承
2014-2-28
• 变桨驱动装置
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• 定速变桨距调节
2014-2-28
• 变速变桨调节
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2014-2-28谢谢观赏2Fra bibliotek14-2-28
• （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
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• 轴控箱
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• 电池柜
每个叶片分配一个电池箱。在供电故障或 EFC 信号（紧急顺桨控制信号） 复位的情况下，电池供电控制每个叶片转动到顺桨位置。
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• 轮毂内变桨构成实物图
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• 滑环实物图
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• 编码器
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。
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• 限位开关：进行变桨调节时，为了预防桨距角超过设定
值，在设定值处安装了限位开关，当齿轮转到限位开关处， 限位开关的撞杆会把信号通过电缆传递给控制柜，提示变 桨轴承已经处于极限工作位置，对变桨电机刹车抱闸。
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。
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。
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。
FD82B风机变桨系统介绍
1.3内部检查：大梁、粘合面等（每年） 打开叶片人孔盖板， 进入叶片内部外观检查大梁、粘合面等是否有玻璃钢表面发 白、
分层、粘合面开裂、透光等情况。 若有则做好相关记录，同时拍照存档，并 进行相关 汇报和处理。
注意事项：在对轮毂部分进行维护保养前，首先应注意安全。将主轴前端两侧的轴 锁锁住，然后将主 控 柜 上 的叶片维护开关打到“ 1”位置，此时，机 组刹车程 序200，同时变桨控制柜内 L+B 操作面板即可使用 。在取出盖板时将固定螺钉按顺 序放好，防止掉入轮毂中，进入叶片中必须带口罩。
出油量25mlmin油泵设置为12min6h105加注润滑油脂油脂型号以风场实际为准检查润滑油泵内油脂油位给油缸内加注润滑油脂使用注油枪对油泵注油口进行加注油脂到达缸体上所标注的上限位置即可若油脂消耗量太少则必须检查整个系统查明原因并进行处理注脂时必须从润滑油泵底部的注油口处注油严禁打开上部盖子注油
2、系统的构成： 整个变桨系统的包括：7个柜体（1个中控柜、3个轴控柜、3个
电池柜）、3台直流变桨电机及其它相关的附件。 ●中控柜(BVL) 变桨控制系统的指挥机构,放置变桨控制器。 外部电源进入后通过一系列开关和变压器分配给轴控柜和电池柜。
●轴控柜(BVU) 变桨动作的实际执行机构,按照变桨控制器指令进行变桨动作。 放置一系列变桨控制需要的器件，其中伺服驱动为轴控柜内的主要 部件之一。
任意一支叶片由于故障不能正常变桨的情况下，其它两支叶片也能按系统控制 要求进行变桨，具有冗余保护的效果。
4）变桨控制系统具有冗余电源保护功能，机组在正常运行条件下采用风机系统 提供的外部交流电源进行供电控制。当电网故障或系统电源断电时，系统将自 动切换到后备蓄电池供电模式，直接由蓄电池提供动力和控制电流，保证风机 能及时安全回桨。
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
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。
风力发电机变桨培训
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
最大扭矩限制到65 Nm
3.3工作原理
变桨齿轮箱必须为小型并且具有高过载能力。齿 轮箱不能自锁定以便小齿轮驱动。为了调整变桨，叶 片可以旋转到参考位置，顺桨位置，在该位置叶片以 大约双倍的额定扭矩瞬间压下止挡。这在一天运行之 中可以发生多次。通过短时间使变频器和电机过载来 达到要求的扭矩。齿轮箱和电机是直联型。变桨电机 是含有位置反馈和电热调节器的伺服电动机。电动机 由变频器连接到直流母线供给电流。
3.4变桨驱动装置平面图
位置1：压板用螺纹孔，用于安装小齿轮压 板。
位置2：驱动器吊环，用于起吊安装变桨位置4：电机接线盒。
3.5变桨驱动装置的基本维护
1.检查变将驱动装置表面清洁度。 2.检查变将驱动装置表面防腐层。 3.检查变桨电机是否过热、有异常噪声等。 4.检查变桨齿轮箱润滑油。 5.检查变桨驱动装置螺栓紧固。
4.雷电保护装置
4.1安装位置
雷电保护装置在变桨装置中的具体位置见图1， 在大齿圈下方偏左一个螺栓孔的位置装第一个保 护爪，然后120等分安装另外两个雷电保护爪。
4.2组成部件
雷电保护爪主要由三部分组成,按照安装顺序 从上到下依次是垫片压板，炭纤维刷和集电爪。
4.3工作原理
雷电保护装置可以有效的将作用在轮毂和叶片 上的电流通过集电爪导到地面，避免雷击使风机线 路损坏。炭纤维刷是为了补偿静电的不平衡，雷击 通过风机的金属部分传导。在旋转和非旋转部分的 过渡处采用火花放电器。这个系统有额外的电刷来 保护轴承和提供静电平衡的方法。
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.
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• （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
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• 统一变桨系统主要部件
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• 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。
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• 独立变桨系统结构示意图
变桨驱动装置 变 桨 轴 承
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• 变桨驱动装置
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• 定速变桨距调节
变桨系统简介
◆ 采用冷板技术，变频器取 消传统散热风扇紧贴在大 功率散热板上
◆ 采用铸铝大功率散热板
◆ 铸铝散热器制造材质本身 具有升温快、散热效率高 的特性
◆ 铝的耐氧化腐蚀性能好,重 量轻
二、变桨系统接口定义
变桨系统结构简图
滑环进线包括
一根400VAC电源线，一根Profibus DP通讯线， 一根12芯24VDC电源线。
EFC紧急顺桨信号分别接入三个轴箱的继电 器，当发生EFC时，继电器失电，风机顺桨。
? 自动模式：正常工作，接受 风电主控位置指令。
? 手动模式：
手动顺时针转(DI)
本桨叶位置<94°
AND
顺时针转，转速2°/s
任意两桨叶>85° 手动逆时针转(DI)
本桨叶位置>-2°
AND
逆时针转，转速2°/s
风电主控→变桨PLC（下行）
1、位置指令 2、速度限制 3、加速度限制 4、桨叶位置反馈 5、复位 6、心跳 7、润滑油泵
变桨PLC→风电主控（上行）
1、变频器Can通讯故障 2、95°限位开关动作 3、主电源故障 4、手动模式 5、强制手动模式 6、SSI状态故障 7、心跳
变桨PLC→风电主控（上行）
进入紧急模式
紧急模式桨叶转到95°位置的故障包括：
(14)Can通讯故障 (15)编码器故障 (16)Enable故障
复位
(1) 90°位置传感器故障； (2) 3°位置传感器故障； (3) 编码器故障； (4) Profibus通讯故障； (5) Can通讯故障； (6) 欠压； (7) 电机堵转； (8) 变频器超温； (9) 轴箱超温； (10) 本桨叶位置小于最小位置限值； (11) 本桨叶位置大于最大位置限值； (12) 转速超过最高转速限值；
变桨系统
变桨系统一、系统构成变桨控制系统采用三套直流电机伺服控制系统分别对每个桨叶的桨角进行控制，桨距角的变化速度一般不超过每秒，桨叶控制范围0°-90°每个桨叶分别采用一个带转角反馈的伺服电机进行单独调节，电机转角反馈采用光电编码器，安装在电动机轴上，采集电机转动角度，由伺服驱动系统实现转速速度闭环控制和变桨控制器实现的转角位置闭环控制。
伺服电机连接减速箱，通过主动齿轮与桨叶轮毂内齿圈相连，带动桨叶进行转动，实现对桨叶节距角的直接控制。
在轮毂内齿圈的安装第二个转角传感器，直接检测内齿圈转动的角度，即桨距角变化，该传感器作为冗余控制的参考值。
当电机输出轴、联轴器或转角传感器出现故障时，会出现两个转角传感器所测数据不一致的现象，控制器即可据此判断此类故障。
在轮毂内齿圈边上还装有两个接近开关，起限位作用。
变桨距控制系统的供电来自主控制室向上提供的三相400V(带零线)的交流电源，该电源通过滑环引入轮毂中的变桨系统，机舱内部智能充电器将交流电整流成直流电经蓄电池后向逆变单元和备用电源供电。
如果交流供电系统出现故障，需要一套备用电源系统向伺服控制器供电，在一段设定的允许时间内将桨叶调节为顺桨位置。
备用电源主要由基于铅酸蓄电池的储能机构和充放电管理模块构成，充放电管理模块向储能机构供电，并实现充放电过程的控制管理均采用直流永磁伺服电机实现桨叶驱动。
直流电机伺服控制器硬就件分为控制电路和功率逆变电路两大部分。
传统伺服控制采用从内到外依次为电流、速度、位置三闭环的控制结构。
采用蓄电池实现储能。
使用专用充电装置对蓄电池的充放电进行管理，在不同的温度情况下实现对温度补偿功能。
在充电初期实现大电流快速充电，充电时间短。
随着的电流的下降进入恒压充电状态，当充电器检测到充电电流足够小的时候，进入涓流充电，其到对电池的保护作用。
二、变桨系统的保护种类位置反馈故障保护：为了验证冗余编码器的可利用性及测量精度，将每个叶片配置的两个ENCODER采集到的桨距角信号进行实时比较，冗余编码器完好的条件是两者之间角度偏差小于2°；所有叶片在91°与95°位置各安装一个限位开关，在0°方向均不安装限位开关，叶片当前桨距角是否小于0°，由两个ENCODER传感器测量结果经过换算确定。
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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n1或发电机转速超过设定值n2时，超速保护动作，风力发电机组停机。
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1．控制箱2．轴箱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。