探究大型风力发电机组变桨后备电源管理系统设计120
大型风电机组变桨控制系统毕业设计
摘要风能作为可再生能源中发展最快的清洁能源，其具有清洁，无污染，安全，储量丰富的特点，受到世界各国的普遍重视，是最具有大规模开发和商业发展前景的可再生能源。
当前，中国风电市场蓬勃发展，由此带动中国风机制造产业呈现欣欣向荣的发展势态。
变桨系统是风力发电机组系统中的最要组成部分，在实际风力发电中，当风速过大的时候，变桨系统运行，桨叶角度变化，可以对风力发电机起到保护作用，防止风力发电机轮毂转速过高损坏设备造成经济损失。
桨叶角度在一定范围（0-90度）内变化，以便调节输出功率不超过设计容量。
依据直驱风力发电机变桨系统的结构组成以及功能，进行了对风力机变桨实验系统的设计，选取S7-3000PLC进行控制风机进行变桨、偏航等功能，作为一种教学平台，它对同学进一步学习对风力机偏航系统的控制有很大的帮助。
关键词：变桨系统实验装置 PLC控制目录前言.................................................................................错误!未定义书签。
第一章绪论.. (1)1.1 我国能源的现状和发展风电优势 (1)1.2 发展状况 (4)第二章大型风力发电机组系统组成及功能 (8)2.1 大型风力发电机的结构 (8)2.2 大型风力发电机的工作过程及原理 (9)2.3 大型风力发电机的自动控制原理 (10)2.4 风力发电机组控制单元（WPCU） (10)2.5 远程监控系统（WPCM） (12)2.6 WPCS风电控制系统功能 (12)2.6.1 数据采集（DAS）功能 (12)2.6.2 机组启停、发电控制 (13)2.7 风电控制系统辅助设备逻辑 (13)第三章风力机偏航试验系统的设计 (16)3.1 机舱 (16)3.1.1 电动机的用途及其选型和安装 (16)3.1.2 刹车机构的设计及其安装 (16)3.1.3 偏航机构 (17)3.1.4 主轴以及主轴轴承的选型及其安装 (18)3.1.5 轮毂 (19)3.1.6 变桨机构 (19)3.2 PLC控制系统的选型 (20)3.2.1 系统组成 (21)3.2.2 变桨机构控制流程 (22)第四章设计结论 (23)参考文献.................................................................................错误!未定义书签。
风力发电变桨智能电池管理系统设计
风力发电变桨智能电池管理系统设计发表时间：2015-11-02T15:37:48.573Z 来源：《电力设备》2015年3期供稿作者：胡占飞[导读] 河北建投新能源有限公司自2010年1月以来，全国在运行风电场中发生了数起由变桨系统备用电源（蓄电池组）引发的风电机组倒塌事故。
胡占飞（河北建投新能源有限公司河北省石家庄市 050000）摘要：电网发生故障时，为保证风力发电机能顺利收桨，后备的铅酸蓄电池组发挥着非常重要的作用。
因此，需要设计出较为完善的智能电池管理系统，实现对铅酸蓄电池组进行充电、放电、巡检、管理、状态显示的总体要求，满足用户操作简便、安全可靠的实际使用需求。
关键词：风力变桨；智能电池管理系统；STM32F103芯片引言自2010年1月以来，全国在运行风电场中发生了数起由变桨系统备用电源（蓄电池组）引发的风电机组倒塌事故。
事故表现为变桨系统失电后，由于备用电源失效，风电机组未能实现顺桨动作，导致机组超速而发生机组倒塌事故，造成巨大损失。
为防止同类事故再次发生，中国可再生能源学会风能专业委员会组织相关专家通过深入分析，提出了采用性能良好的备用电池管理系统来预防。
一、风力发电的现状由于传统的化石能源已经日趋紧张，而且他们产生的C02等温室气体严重破坏了环境，这种高能耗高污染的能源并不能作为长久之计，人们希望大力发展可再生能源的呼声愈来愈强烈。
能源结构的变革势在必行。
太阳能、风能、生物质能、地热能以及海洋能是可再生能源的几种主要形式。
它们储量丰富，能够再生，干净清洁，是最具有发展前景的绿色能源，必定会成为未来全球能源的基石。
风能是目前新能源发展中一种应用最为广泛的清洁能源。
在近十几年间世界风电的增长速度一直保持在了 30%以上。
因此提出了一些新的问题，比如如何研发更大功率的新一代风力发电机组，如何更好更安全地控制它们。
控制风机的方法为统一变桨距技术，也就是风机上的叶片由一个驱动器控制变桨。
风电场Suzlon 1.25 MW变桨后备电源改造方案
新能源风电场Suzlon1.25MW变备电源兴园，贺东，张桑鹏(国华(锡林郭勒)新能源有限公司，内蒙古锡林浩特026000)摘要：某风电场Suzlon1.25MW变桨后备电源结构设计不合理以及充放电管理存在问题，因此电池故障率非常高，增加了维护成本，并使得风机利用率降低。
文章主要介绍该后备电源项目的改造方案。
关键词:Suzlon!25MW;后备电源项目；改造技术图分类号:F426.61文献标识码:ATransformation Plan of Pitch System Backup Power of Suzlon1.25MW Wind Turbine in Wind FarmWU Xingyuan，HE Dong，ZHANG Sangpeng(Guohua(Xilingol)New Energy Co.,Ltd.,Xilinhaote026000，China)Abstract:The structure design of the pit c h ba c kup power of Suzlon1.25MW wind turbine in a wind farm is unreasonable，and there are problems with charge and discharge management.Therefore，the battery failure rate is very high，whichincreasesthemaintenancecostandreducestheutilizationratioofthewindturbine.Thispapermainlyintroduces the transformation plan of the backup power project.Key words:Suzlon1.25MW；backup power project；transformation technology1项目概况内蒙古某风电场一期项目采用了 Suzlon 1.25MW LTV型风电机组，于2008年1月投产。
变桨系统设计范文
变桨系统设计范文变桨系统是风力发电机组中的重要组成部分，主要用于调整风机叶片的角度，以便在不同的风速下最大限度地捕捉风能并转化为机械能。
本文将基于风力发电机组的工作原理、变桨系统的组成部分、工作原理和常见的设计参数等方面，对变桨系统进行详细阐述。
一、工作原理：风力发电机组由风机、变桨系统、发电机和控制系统等组成。
当风速增加时，风机的旋转速度也会增加，这会引起超速现象，对风机和发电机造成损害。
为了防止超速，就需要通过变桨系统来调整风机叶片的角度，以控制风机的旋转速度。
变桨系统的工作原理是利用控制器对风机叶片的角度进行调整。
当风速低于额定风速时，控制器会将风机叶片调整为最佳角度，以利用最小风速来产生最大的风能；当风速超过额定风速时，控制器会自动将风机叶片调整为零角度，以保护风机和发电机。
二、组成部分：变桨系统主要由叶片、叶片安装结构、执行机构、传感器和控制器等组成。
1.叶片：叶片是最重要的组成部分，常见的叶片材料有玻璃钢、碳纤维等，具有轻量化、高强度和耐腐蚀等特点。
2.叶片安装结构：用于将叶片连接到轴上，并提供角度调整的功能。
常见的叶片安装结构包括铰链机构和驱动机构。
3.执行机构：用于提供叶片角度调整的能力。
常见的执行机构有液压系统和电动机系统。
液压系统由液压泵、液压缸、液压油管等组成，通过控制液压油的流量和压力来实现叶片角度的调整；电动机系统由电动机、减速器、转动机构等组成，通过电动机的旋转来实现叶片角度的调整。
4.传感器：用于监测风速、叶片角度和负荷等参数。
常见的传感器有风速传感器、角度传感器和负荷传感器。
5.控制器：根据传感器的反馈信号，对叶片角度进行控制和调整。
常见的控制器有微机控制器和可编程逻辑控制器。
三、设计参数：设计一个合理的变桨系统需要考虑以下参数：1.风速范围：考虑所处地区的风能资源，确定变桨系统能够适应的风速范围。
通常将设计风速和额定风速作为参数进行设计。
2.负荷和效率：考虑发电机的额定负荷和发电效率，确定叶片角度的调整范围和步长。
风力发电机组变桨控制系统设计
风力发电机组变桨控制系统设计摘要：随着“低碳”这个名词走进人们的生活，大家对可再生能源的关注度日益增大。
随着煤、石油的大量开采，能源问题引起了世界各个国家的警惕，可再生洁净能源尤其风能开始受到人们的重视，风力发电得到了飞速发展，风力发电机在结构和控制都在逐渐完善，变桨距风力发电机组占着主导地位并将慢慢取代定桨距风力发电机组"。
本文主要研究了风电机组变桨距机构。
关键词：风力发电；变桨控制；定量控制1、绪论1.1研究背景，目的及意义1.1.1研究背景大规模利用风能等可再生能源已成为世界各国应对气候环境变化的重要议题。
从十六世纪人类利用风能抽水碾磨到二十世纪利用风能发电，从单桨叶风力发电机组到多桨叶风力发电机组，从垂直轴风力机到1957年第一台200kW水平轴并网风力发电机组的诞生，人类开发利用风能的技术取得了长足的进步。
目前，风力发电技术相对成熟，具备了大规模商业开发的条件，因此受到各国的普遍重视，已经逐步发展成为成熟的产业l。
截止到2010年底，世界各国风力发电机组装机总容量已超过196，630MW，是2000年的12倍。
十年来，全球风力发电的年平均增长率一直保持在29%左右，2010年仅新增装机容量就达37，580MW。
在风能资源开发技术方面，使国内风力发电机组的设计、制造和技术管理运营达到国际水平。
为此，国家积极出台多项可再生能源法，为发展风力发电等新能源提供了政策上的保障。
当前，发展风电的趋势已势不可挡，风电产业正在迎接一个新的发展时期。
目前风力发电技术的主要发展方向是，研究如何提高风力发电机组单机的装机容量、机组的发电效率和系统的可靠运行等几方面。
随着机组单机容量的不断增大，对风力发电系统变桨、变速调节技术，因其在不同风况时能够获得更高的风能转换效率，可以更好的稳定系统能量输出，且摆脱并网要求对机组的转速限制，因而逐渐占据了风力发电的主导地位。
1.1.2研究目的和意义为了在发展中既能提高经济效益，又能降低单位千瓦成本，风力发电机组单机容量正向着大型化的方向改进。
风力发电变桨控制系统设计研究
前言 风力发电机组是实现风能与电能转换的重要装置，对发电
机组进行深入研究更有助于提高其运行效率。因此，在实践工 作中相关工作人员应该对双馈异步发电机的变桨控制系统加以 研究，进而实现该系统的优化设计，为保证双馈异步发电机的 有效运行奠定基础。
1 双馈异步发电机组概况
双馈异步发电机是一种十分常见的风能发电机组，其整体 由五大装置和四大系统构成，其中变桨控制系统是机组的核心 所在。此类型发电机组具备局部功率变频的特点，所以当其出 现电压跌落时极容易引发脱网问题[1]。在双馈异步发电机组运 行环节，主要以风轮捕获风能，该装置是风机的重要部件，其 运行有效性将会对发电机组的能量转换效率产生直接影响。当 叶片处于最佳桨距角位置时，可跟踪最大风能，风轮吸收功率 与风速成正比关系，发电机组将基于定将距模式运行。
2.2 低电压穿越时的变桨控制器设计 低电压穿越即LVRT，意味着即便大电机组并网点的电压 跌落，其依旧可不脱网运行，而且还能在此期间为电网供应无 功功率，进而辅助电网恢复正常。从本质上来说，LVRT属于发 电机组并网运行环节的特殊运行功能要求，在不同地区这一要 求的具体内涵大相径庭，在实际作业环节需要依照具体要求保 持发电机组不脱网运行。 （1）控制对象模型 设计LVRT控制器的根本目的，是解决因电压跌落而导致 的功率波动和超速问题，要基于变桨PI控制器来保证低电压穿 越环节的发电机组能不出现大幅度功率波动，并且可迅速恢复 功率。在此环节，需要明确风力发电机组的传动链运动方程：
TECHNOLOGY AND INFORMATION
工业与信息化
风力发电变桨控制系统设计研究
冯晓超 詹云霄 江苏龙源风力发电有限公司 江苏 南通 226014
摘 要 如今，风力发电十分普遍，为保障电力供应充足做出了极大贡献。在此环节，相关工作人员极为重视风力 发电的变桨系统控制工作。基于此，本文着眼于双馈异步发电机，对此类发电机组的特性进行了分析，并对其变桨 控制系统设计要点进行了论述，希望能为相关工作人员带来参考。 关键词 风力发电；变桨控制系统；系统设计；发电机组
风力发电变桨后备电源智能管理系统
风力发电变桨后备电源智能管理系统作者：黄雅君来源：《现代电子技术》2010年第06期摘要:风电变桨系统工作在特殊的运行环境中,常规电源已无法满足风机正常运行的需要。
在此通过比较各种充电策略的优缺点,结合风电变桨后备电源的需要,提出针对风电变桨用密封阀控式铅酸蓄电池的优化充电策略;通过分析各种在线监测方案,设计出一种巧妙的单体电压巡检方案;最后设计出完整的风力发电变桨后备电源智能管理系统,并通过试验,验证了方案的可行性。
关键词:风电变桨;密封阀控式铅酸蓄电池;多阶段充电策略;单体电压巡检中图分类号:TP274文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)06-203-04Intelligent Management System of Back-up Power Supply for Pitch MasterHUANG Yajun(School of Electronic and Electric Engineering,Shanghai JiaotongUniversity,Shanghai,200240,China)Abstract:Placed in special environment,the conventional power supply has been unable to meet needs of the system of pitch paring advantages and disadvantages of the various charging strategies,an optimized charging strategy for the VRLA matching the need of battery in pitch master is introduced,a variety of online detection programs are analysed,it brings forward a smart module for voltage detecting for series-connected batteries.A complete intelligent management system for back-up power supply for the pith master is designed,and feasibility of the program through experiment is verified.Keywords:pitch master;VRLA;multi-stage charging strategy;voltage detecting0 引言当前的风电变桨系统中,密封阀控式铅酸蓄电池是应用广泛的后备电源储能设备。
风力发电机组变桨系统的设计与优化
风力发电机组变桨系统的设计与优化1. 引言风力发电是一种可再生能源的重要组成部分，风力发电机组的性能直接影响着发电效率和运行成本。
变桨系统作为风力发电机组的核心部件之一，对于风力发电的效率和可靠性具有重要作用。
本文将探讨风力发电机组变桨系统的设计与优化，旨在提高发电效率和降低运行成本。
2. 风力发电机组的变桨系统风力发电机组变桨系统主要包括桨叶、桨叶轴承、变桨机构和控制系统等部分。
桨叶通过变桨机构连接到发电机组的主轴上，根据风速和转速的变化，调节桨叶的角度以获得最佳发电效果。
变桨系统的设计和优化将直接影响发电机组的功率输出和系统的可靠性。
3. 变桨系统的设计原则（1）轻量化设计：桨叶是风力发电机组的核心部件，其质量直接影响转速和稳定性。
因此，在变桨系统的设计中，需要选择轻量化材料，并合理设计桨叶的结构，以降低整体质量，提高转速和响应速度。
（2）可靠性设计：风力发电机组通常处于复杂的气候环境下运行，如强风、冰雪等。
因此，变桨系统的设计需要考虑系统的可靠性和抗风能力，确保在恶劣环境下仍能正常运行。
（3）高效控制：变桨系统的控制是关键，需要根据风速和转速的变化，实时调节桨叶的角度，以获得最佳的发电效果。
因此，需要采用高效的控制算法和传感器，提高响应速度和控制精度。
4. 变桨系统的优化方法（1）结构优化：通过有限元分析等方法对桨叶和变桨机构的结构进行优化，以提高刚度和辨识度，降低振动和噪声，并达到减负荷的效果。
（2）控制算法优化：通过数学建模和仿真，针对不同的风速和转速，优化变桨系统的控制算法，确保桨叶角度的调节与实际运行环境的需求相匹配。
（3）传感器优化：选择高精度和高可靠性的传感器，如风速传感器和角度传感器，准确获取变桨系统所需的实时数据，并将其输入到控制系统中。
5. 变桨系统的未来发展趋势（1）智能化：随着人工智能和大数据技术的快速发展，未来的变桨系统将趋向于智能化，可以通过学习和优化算法，自动调整桨叶的角度，并根据实时数据进行预测和预防故障。
风力发电机的变桨控制系统设计与优化
风力发电机的变桨控制系统设计与优化一、引言随着对清洁能源需求的增加，风力发电作为一种可再生的能源方式受到了广泛的关注和利用。
而风力发电机作为风能转化为电能的核心装置，其性能和效率的优化对于提高风力发电的利用率至关重要。
其中，变桨控制系统作为风力发电机的控制核心，对风力发电机的性能优化具有重要的意义。
二、风力发电机的工作原理风力发电机通过捕捉风能并将其转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
为了捕捉更多的风能，风力发电机通常采用可变桨叶的设计，通过改变桨叶的角度来适应不同风速条件。
在变桨控制系统的作用下，风力发电机可以在不同的风速下实现最佳的功率输出。
三、风力发电机变桨控制系统的功能风力发电机变桨控制系统主要具有以下几个功能：1. 风向判断：通过传感器实时感知风向，并及时调整桨叶角度。
这样可以使得风力发电机始终面向风，最大程度地捕捉风能。
2. 风速检测：通过传感器实时感知风速，并根据不同的风速条件调整桨叶角度。
低风速下，将桨叶角度设定为较小值，以保证风力发电机的起动性能；高风速下，将桨叶角度设定为较大值，以避免超速运行。
3. 桨叶角度调整：根据风速检测结果，自动调整桨叶角度。
通过控制桨叶角度，使得风力发电机在不同的风速下能够实现最佳的功率输出。
4. 系统安全保护：当风力发电机出现异常情况时，变桨控制系统能够及时发出警报并采取相应的保护措施，以避免设备损坏或人身伤害。
四、风力发电机变桨控制系统设计原则在设计风力发电机变桨控制系统时，应考虑以下几个原则：1. 稳定性：变桨控制系统应具有良好的稳定性，能够在不同的工况下保持正常运行，并能够抵抗外界干扰。
2. 灵活性：变桨控制系统应具有良好的灵活性，能够根据不同的风速条件及时调整桨叶角度，以实现最佳的功率输出。
3. 可靠性：变桨控制系统应具有良好的可靠性，能够在长时间运行中保持正常工作，并能够自动检测和修复故障。
4. 高效性：变桨控制系统应具有高效的控制算法，能够以最快的响应速度进行桨叶角度调整，并尽量减少能耗。
风力发电机组变桨系统的设计
风力发电机组变桨系统的设计胡国强【摘要】为了解决风力发电机组在复杂多变的风况下,能够基本保持其发电机稳定运转的问题,将PLC、变频器技术应用到风力发电机的变桨系统中.开展了变桨系统自动控制的分析,建立了PLC、变频器和变桨电机之间的关系,利用PLC及PLC的模拟量输入模块对风电场自然风风速以及风力发电机组3片桨叶的桨距角度进行了数据信息的采集,并自动进行了内部数据的处理；然后再通过对变频器的输出控制进而控制变桨电机的工作状态,使3片桨叶旋转到与自然风风速相对应的桨距角度.在发电机能自动保持稳定运转的基础上,对其性能进行了评价.分析和验证结果表明,该系统实现了对风力发电机组变桨系统的自动控制.%In order to solve the problems that the wind generator set in the complex wind condition can basic maintain the stability running, the PLC, frequency changer technology was investigated to the wind power generators change oars system. After the analysis of change oars system automatic control, the relationship between the PLC, frequency changer, and the change oars motor was established. The PLC and PLC analogue inputs module were used to collect the natural wind speed and the wind power generators three blades's angle data information,and the internal data was processed automatically. Through the control of frequency changer output, and then the change oars motor working condition was controlled, making three piece of blades rotate on and natural wind speed with the oars angle of the corresponding. The performance was evaluated on the condition that the generator can automatically remain stable operation. Through theanalysis and verification,the results show that the system realizes the automatic control of the wind power generators change oars system.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2012(029)005【总页数】5页(P588-592)【关键词】风力发电机;变桨;编码器;可编程控制器;变频器【作者】胡国强【作者单位】上海电气风电设备有限公司,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TP13;TM6140 引言在传统能源日渐匮乏、核能事故频发的今天，风力发电作为新型绿色能源，为全世界所倡导。
风力发电变桨智能电池管理系统设计
２ ． １ 充 放 电 电路 设 计
采用 Ｔ Ｉ 公 司的 Ｂ Ｑ ２ ｏ ３ Ｉ Ｓ Ｎ— Ａ５芯 片来 实 现对 铅 酸 电 池 快 速 充 电 。每 节 电 池 单 次 充 电 时 间 上 限 为 １ ５ ｍｉ ｎ ， 充电的同时对电压 和电流进行 监控 ， 并 通 过 Ｌ Ｅ Ｄ显示快充 、 浮充 、 充满 的状态 。当 电压 低 于 １ ０ ． ５ Ｖ 时， ０ ． ４ Ａ 恒 流充 电 ； 当电 压大 于 １ ０ ． ５ Ｖ时 ， ２ Ａ 恒 流 充 电（ 注： 电流 不会 变化 的条 件下 ） ； 当检测 到 电流减 小 且 大于 ０ ． ２ Ａ时 ， 进 入 到恒压 充 电 ， 恒 压充 电 的电 压大 约为 １ ４ ． ７ Ｖ； 当检测 到 电流 小 于 ０ ． ２ Ａ时 ， 进 入 浮 充 状态， 此 时 为恒压 充 电 ， 充电电压为 １ ３ ． ７ Ｖ。这 种 充 电方 法 比传统 的恒 压 充 电法安 全 ， 能耗 比恒 流 充 电法 低 。 充 电过 程如 图 ２所 示 ， 充 电控 制 电路 原 理 如 图 ３
４ １ ０ ０ ０ ８ ）
４ １ １ １ ０ ２ ；３ ． 长
摘 要 ： 电 网发 生 故 障 时 ，为 保 证 风 力 发 电 机 能 顺 利 收 桨 ， 后 备 的铅 酸 蓄 电 池 组 发 挥 着 非 常 重 要 的 作 用 。 以
Ｓ ＴＭ３ ２ Ｆ １ ０ ３为 核 心 ，设 计 了一 套 功 能 完善 的智 能 电 池 管 理 系 统 ， 实 现 对铅 酸 蓄 电 池 组 进 行 充 电 、 放 电 、巡
检 、 管 理 、状 态 显 示 的 总 体 要 求 ，满 足 用 户 操 作 简 便 、安 全 可 靠 的实 际使 用 需 求 。 关 键 词 ：风 电变 桨 ；铅 酸 蓄 电池 ； 电池 管 理 系统 中 图 分 类 号 ：ＴＰ ２ ７ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
风力发电变桨后备电源智能管理系统
风力发电变桨后备电源智能管理系统
黄雅君
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2010(33)6
【摘要】风电变桨系统工作在特殊的运行环境中,常规电源已无法满足风机正常运行的需要.在此通过比较各种充电策略的优缺点,结合风电变桨后备电源的需要,提出针对风电变桨用密封网控式铅酸蓄电池的优化充电策略;通过分析各种在线监测方案,设计出一种巧妙的单体电压巡检方案;最后设计出完整的风力发电变桨后备电源智能管理系统,并通过试验,验证了方案的可行性.
【总页数】5页(P203-206,210)
【作者】黄雅君
【作者单位】上海交通大学,电子信息与电气工程学院,上海,200240
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
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1.风电机组变桨后备VRLA电源在线监测系统 [J], 李闯;申烛;张波;马龙
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风力发电变桨控制系统设计研究
风力发电变桨控制系统设计研究作者：冯晓超詹云霄来源：《科学与信息化》2020年第15期摘要如今，风力发电十分普遍，为保障电力供应充足做出了极大贡献。
在此环节，相关工作人员极为重视风力发电的变桨系统控制工作。
基于此，本文着眼于双馈异步发电机，对此类发电机组的特性进行了分析，并对其变桨控制系统设计要点进行了论述，希望能为相关工作人员带来参考。
关键词风力发电;变桨控制系统;系统设计;发电机组前言风力发电机组是实现风能与电能转换的重要装置，对发电机组进行深入研究更有助于提高其运行效率。
因此，在实践工作中相关工作人员应该对双馈异步发电机的变桨控制系统加以研究，进而实现该系统的优化设计，为保证双馈异步发电机的有效运行奠定基础。
1 双馈异步发电机组概况双馈异步发电机是一种十分常见的风能发电机组，其整体由五大装置和四大系统构成，其中变桨控制系统是机组的核心所在。
此类型发电机组具备局部功率变频的特点，所以当其出现电压跌落时极容易引发脱网问题[1]。
在双馈异步发电机组运行环节，主要以风轮捕获风能，该装置是风机的重要部件，其运行有效性将会对发电机组的能量转换效率产生直接影响。
当叶片处于最佳桨距角位置时，可跟踪最大风能，风轮吸收功率与风速成正比关系，发电机组将基于定将距模式运行。
现阶段，双馈异步发电机组变桨距控制技术具备明显的启动和制动特性。
若在双馈异步发电机变桨控制系统的调节之下机组变桨距离与启动条件相符，则风轮的启动力矩数值越高，越有助于定桨距系统的机组启动。
而且，为避免风力发电机组脱网而对电网产生冲击，在脱网时应将发电机组功率为0。
从双馈异步发电机组的角度来看，机组在基于额定风速以上运行时，变桨控制系统最为重要的功能就是可对机组吸收的能量多寡进行有效调节，进而始终保持输出功率与额定功率点持平。
2 双馈异步发电变桨控制系统设计在变桨控制系统设计环节，设计人员大多选用Bladed软件和MATLAB软件作业，前者可帮助设计人员构建完整的风机线性化模型，而后者则可以对发电机的控制机器进行合理设计，还能有效校对控制器时间和频率[2]。
风力发电机组变桨系统的设计
风力发电机组变桨系统的设计发布时间：2021-05-08T03:24:24.913Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：王斌[导读] 本文将首先针对风力发电机变桨的含义进行分析，之后对风力发电机组变桨系统设计进行分析探究。
甘肃龙源风力发电有限公司兰州 737000摘要：随着时代的发展社会的进步，我国国民对于电力的需求呈现上升趋势，传统的发电方式已经不能够满足清洁发电的需求，在这种情况下风力发电技术应运而生，本文将针对风力发电机组变桨系统的设计进行分析。
关键词：风力发电；系统设计本文将首先针对风力发电机变桨的含义进行分析，之后对风力发电机组变桨系统设计进行分析探究。
风力发电是指将风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能的过程，这种过程被称作风力发电。
风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。
风力发电机组，在零件构成上又可分为风轮、机舱和塔筒三部分。
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由三支叶片及轮毂组成。
当风吹向桨叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动从而使风能转变为机械动能。
发电机组的桨叶的材质要求较高、需要具备质量轻，材料强度大等特点，目前多用玻璃钢纤维材料来制造，风力发电机组按照变桨形式分为定桨型与变桨型两种，按照风轮的转速又可分为定速型、变速型两种[1]。
此外由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向会时常发生变化，会导致转速不稳定的现象发生，所以在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的增速齿轮箱，通过变桨调节运转速度。
塔筒是支承风轮、机舱的构架。
其设计高度较高，设计高度较高的目的是为了获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。
塔筒高度视地面障碍物对风速影响的情况，一般塔筒高度为80至120米。
变桨距也就是调节桨距角，是指安装在轮毂上的叶片，通过控制系统来改变其桨距角的大小。
在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在零度位置不变，不作任何调节当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率定桨矩是指风轮的桨叶与轮毂是刚性连接，叶片的桨距角不变。
风力发电机组变桨系统设计与控制
风力发电机组变桨系统设计与控制近年来，随着全球能源危机的爆发以及对环境保护的重视，风力发电作为一种可再生的清洁能源正日益受到广泛关注。
风力发电机组的变桨系统是其中一个重要的组成部分，它通过调整桨叶的角度来控制风机的转速和输出功率，以实现最佳风能利用率。
本文将详细介绍风力发电机组变桨系统的设计原理和控制策略。
首先，风力发电机组的变桨系统设计需要考虑多个因素。
其中包括风速、风向、风场条件以及机组的工作状况等。
在设计变桨系统时，需要确定合适的桨叶数目、桨叶形状、桨叶材料以及桨叶安装方式等。
同时，还需要考虑叶片的结构强度以及在高风速情况下的耐用性。
这些设计要素将直接影响到风机的性能和寿命。
其次，风力发电机组的变桨系统需要采用合适的控制策略来实现最佳风能利用效率。
一般来说，风机的控制策略可以分为两种类型：定常控制和非定常控制。
定常控制是基于恒定的控制策略，根据风场条件和机组负荷，设定固定的桨叶角度来实现最佳功率输出。
非定常控制则是基于实时测量的风速和机组运行状态，动态调整桨叶角度来实现最佳风能利用效率。
根据不同的需求和场地条件，可以选择合适的控制策略。
在风力发电机组变桨系统的实际控制中，通常采用闭环控制的方式。
这意味着需要传感器来实时测量风速、机组运行状态以及环境参数，并将这些数据反馈给控制系统。
控制系统会根据这些反馈数据，不断调整桨叶角度，以实现最佳风能利用效率。
同时，还需要考虑到系统的安全性和鲁棒性，以应对突发情况和异常工况。
除了设计和控制策略，风力发电机组变桨系统还需要考虑到系统的维护和保养。
定期的维护和保养可以延长系统的寿命并提高系统的性能。
在维护和保养过程中，需要检查桨叶的磨损情况、润滑系统的工作状态以及传感器的准确性等。
同时，还需要定期进行系统的校准和参数调整，以保证系统的稳定性和准确性。
尽管风力发电机组变桨系统的设计和控制存在一定的挑战和难点，但通过合理的设计和有效的控制策略，可以实现风能资源的最佳利用。
风力发电机变桨系统后备电源改造方案研究与实践张钦裕
风力发电机变桨系统后备电源改造方案研究与实践张钦裕发布时间：2023-05-31T02:59:02.744Z 来源：《中国电业与能源》2023年6期作者：张钦裕[导读] 近些年，随着新能源风力发电快速发展及大规模的应用，风电行业正从抢装迈向平价时期。
在新增装机容量不断攀升的同时，风电机组的重大安全事故时有发生，引起行业乃至全社会的广泛关注，风电机组的安全及功能方面各种问题也层出不穷。
安全及功能试验作为型式认证的必要环节，为风力发电机组的安全、可靠运行提供了可靠的保障。
江西大唐国际新能源有限公司 422208摘要：近些年，随着新能源风力发电快速发展及大规模的应用，风电行业正从抢装迈向平价时期。
在新增装机容量不断攀升的同时，风电机组的重大安全事故时有发生，引起行业乃至全社会的广泛关注，风电机组的安全及功能方面各种问题也层出不穷。
安全及功能试验作为型式认证的必要环节，为风力发电机组的安全、可靠运行提供了可靠的保障。
因此为实现风力发电行业长久、健康的发展，对新投入并网运行风力发电机组实施安全及功能试验就显得非常重要。
关键词：风力发电机；变桨系统；后备电源；超级电容引言安全是在人类生产过程中，将系统的运行状态对人类的生命、财产、环境可能产生的损害控制在人类能接受水平以下的状态。
在大型风力发电机组中，通过安全系统来保障机组中电气、机械设备的安全运行，保护从业人员的人身安全。
安全系统是独立于控制系统的硬件保护措施，安全系统的响应动作优先于控制系统，即使控制系统发生异常，也不会影响安全系统的正常动作，从而最大限度地保证大型风力发电机组的安全。
目前，在设计大型风力发电机组的安全系统时缺少一套标准化的方法，这就导致了在安全系统设计完成后，其能够达到的安全等级不明确的问题，给机组的安全运行埋下了隐患。
为了解决这一问题，本文提出了一种针对大型风力发电机组安全系统的设计方法。
首先，对大型风力发电机组进行风险要素分析；其次，通过安全完整性等级赋值法与性能等级流程法相结合的方式确定消除各风险要素需要达到的安全等级，进而在此基础上设计了满足安全等级要求的硬件电路与安全系统，最后介绍了按此方法设计完成的安全系统的应用情况。
风力发电机组变桨系统设计原理解析
风力发电机组变桨系统设计原理解析风力发电机组是一种利用风能转化为电能的装置，其中变桨系统是其重要组成部分。
本文将从设计原理的角度对风力发电机组变桨系统进行深入解析。
一、风力发电机组概述风力发电机组是利用风能转动叶片，通过传动系统驱动发电机发电的设备。
其工作原理是当风速达到一定程度时，叶片受到风的作用而转动，进而带动转子旋转，驱动发电机发电。
而变桨系统则在风力发电机组运行过程中起着至关重要的作用。
二、变桨系统功能风力发电机组在运行过程中，受到风速的影响较大。
为了更好地利用风能，确保发电机组的稳定性和安全性，变桨系统被设计为一个关键的控制系统。
其主要功能包括：1. 调节叶片角度，使风力发电机组在不同风速下的转速和输出功率保持在合适的范围内；2. 在风速发生突变或超出限定范围时，自动调整叶片角度，保障风力发电机组的安全运行；3. 提高风力发电机组的整体效率，最大限度地利用风能资源。
三、变桨系统设计原理1. 变桨系统传动机构变桨系统的传动机构通常由变桨电机、减速器和转动叶片的机械结构组成。
变桨电机通过减速器驱动叶片转动，控制叶片的角度。
减速器的设计是为了将电机高速输出的转矩通过减速装置转化为叶片所需要的低速高转矩输出。
2. 变桨系统控制原理变桨系统的控制原理主要包括两种方式：定时控制和传感器反馈控制。
定时控制是通过风力发电机组的控制系统按照预设的时间对叶片进行角度调整；传感器反馈控制则是通过传感器实时监测风速和叶片位置，根据监测数据对叶片的角度进行调整。
3. 变桨系统安全保护为了保证风力发电机组的运行安全，变桨系统还配备有多种安全保护装置。
例如，当风力发电机组运行中出现极端状况时，比如风速过大或传感器失效等，变桨系统会自动切断电源，避免事故的发生。
四、变桨系统的发展趋势随着风力发电技术的不断发展，变桨系统也在不断创新和完善。
未来的风力发电机组变桨系统将更加智能化、自动化和高效化。
例如，采用先进的控制算法和传感技术，实现对叶片角度的精准控制，提高风力发电机组的发电效率。
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探究大型风力发电机组变桨后备电源管理系统设计
摘要：当今我国风力发电技术变得愈加成熟，在大型风力发电机组变桨系统当中，为了保障整个系统的安全性与可靠性，通常都要配置变桨后备电源，这就需
要做好后备电源管理系统设计工作，提高风力发电机组运行的有效性。
基于此，
本文首先提出蓄电池在变桨控制系统中的应用，进而从软硬件两个方面提出后备
电源管理系统设计。
关键词：大型风力发电机组；后备电源；管理系统；变桨；设计
引言
工业的不断发展，虽然经济有所提升，但是资源、能源紧缺问题却愈加严重。
为了能够实现可持续发展道路的战略，加强可再生能源的研究与研究已经成为了
必然趋势，降低对传统能源的依赖性。
风力发电是继火力发电、水利发电的又一
大发展体系，是当今电力领域研究的热点话题。
风力发电技术作为当今能源领域
的新研究方向，已经从最初的几十千瓦逐渐升到了兆瓦级。
但总体上来说，我国
风力发展技术还有很大的发展空间，特别是对于大型风力发电机组变桨问题来说，为了保证风力发电系统运行安全，需要全面加强后备电源管理工作，因此加强后
备电源管理系统设计尤为重要。
1蓄电池在变桨控制系统中的应用原理
结合能量守恒的原理，在能源转化当中，会在数量、时间、物质形态产生一
定差异。
储能技术就是一种能量转化的“中介”，通过能量存储与释放，从而提高
能量转化与应用的灵活性。
蓄电池作为化学储能的一种，具有易存储、易运输的
优势，在当今风电领域中的应用十分广泛。
为了可以提高大型风力发电系统的可靠性，变桨控制系统电源通常要设置备
用方案。
后备电源主要是起到了紧急收浆的作用。
如果大型风力发电机组产生了
故障问题，一组蓄电池可以为紧急变桨控制提供动力，在直流母线上并联电池组，之后统一安装到变频器上，在风电机正常运行当中，只需要通过浮点来保持电压
即可，假如在运行当中因为故障断电，系统会自动将直流电传输给变频器，变频
器通电之后即可实现相应功能，带动伺服电机运行实现收浆。
2硬件系统设计
2.1电源电路设计
（1）电池组串充电源
电源作为风电机的重要驱动装置，保证电源运行质量可以确保设备运行效率
以及运行安全性。
这就需要保证电源电路设计的科学性。
大部分电源管理系统都
是采用了4节电池组串充方法，电压为52VDC，因此主要的电源电路中需要融入
+52V电源电路。
在实践应用当中需要采用MC34063芯片，包含了DC/DC变换器
各种功能，由单片机统一控制电路。
（2）其他电源
+15V电源，电路由MC34063芯片产生+15V电源，相比+52V电源，+15V电
源主要是采用了MC34063降压变换器形式；+5V电源，主要是采用了稳压块
7808芯片，之后通过+15V电源转化而来；+12V电源当中，主要是通过VOLTREG7812稳压块来实现相关功能，由+15V电源驱动。
运行稳压7812模块过
程中，输入电源要比输出电源更大一些，通常为2V以上。
2.2 LED显示系统
LED驱动系统应用DIP-8开关和单片机I/O输出端口连接，个女警单片机实际
要求，针对性设置电池组，确保LED模块功能得以实现。
其中，通常单片机信号
范围在P1-0~P1-7之间。
LED模块能够直接呈现电池组的充电情况，包括故障电
池信息以及正在充电电池信息。
该模块配置了3个放光二极管，可以做出红黄蓝
三色提醒，分别为故障、正在充电、充满电。
2.3均衡充电放电设计
（1）涓流充电均衡
在电池充电后期，该方案会自动切换到小电流充电方法。
这样即可实现已经
充满电的电池停止充电，没有充满电的继续充电，最终将整个电池机组全部充满，达到均衡目标。
在方案在实施起来非常容易，但有可能造成电池损耗、降低使用
寿命。
（2）放电均衡方案
在充电过程中，需要对电池逐渐放电，保证电池电压水平相同步，待到电池
电压水平相同是再恒流充电，这样即可保障各单体间保证较好的均衡状态。
不同
电池之间由于存在物理性差异，因此即使采用了放电方案但依然无法保证合理想
效果。
（3）电阻并联均衡方案
该方法主要是结合了电池并联电阻方法，合理的电阻值能够消耗剩余能量，
保证电能均衡。
在实际使用当中，可以采用电压检测反馈数值，如果电池运行当
中超出了设定阈值，此时可以通过并联电阻实现电能均衡，消耗剩余电量，避免
电池充电过量，其余电池可以继续充电，直到充满电为止。
该方案结构较为简单，但是会带来过多电能损耗。
由于各种方法都存在着一定弊端，因此可以采用串充与均衡模块结合的组合
方法，在实际使用中具有不错的效能。
电路输出为直流电压，分别通过三极管、
电阻、二极管、电阻、三极管、稳压管、电池。
通常情况下，电池电机都是在
10V以内，分压电路输出可以保证A/D口电压值符合标准，通过电阻分压采集技
术来控制电压。
电压采样不依赖电压转换，在经过了滤波处理后，会将电流传输
到调理电路当中。
3软件系统设计
3.1充电控制流程
外部电网中接入到风电系统时，此时就要运行电池管理系统，首先要设置单
片机结构寄存器，所涉及的每个参数都要展开设置，如系统时钟、中断器、定时
器等。
设置系统完毕后系统会进入到初始化阶段，在初始化完成之后会中断事件
执行，从实际运行情况来看其中断事件主要有：外部终端INT0、A/D转换结束中
断等。
为了保障系统安全性需要设置看门狗，可以监督主程序运行状态，在程序
运行过程中，如果程序混乱会自动报警并提出相应的故障信息。
异步电压采样技
术可以确保电池安全性，还可以确保电压采样的精准性。
一旦电池在运行中出现
了故障问题，则LED显示屏直接可以呈现出故障信息。
3.2电池状态采集
结合大型风力发电机组变桨备用电池特点，需要采用外接A/D转换芯片将电
池信息上传到上位机当中。
采用串联方法运行，对单体电池电压检测使用采样集
中方法，也就是控制信号实现不同电池检测。
结合系统运行先后顺序展开电池故
障测试，在实际运行中主要采用多通道切换技术，也就是在开关器件上将多个电
池电压信号在放大器中进行切换，完成了信号处理后，要经过A/D转换器转换电
池信息。
为了保障电池检测的精准性，在检测设备当中需要将每个电池信息输入
到其中，实现集成化管理与控制。
3.3 CAN通讯传输
CAN传输效率较高、信号稳定、实施成本低，所以在实际应用中有不错的效能。
CAN通讯可以让用户自定义协议，也可以采用国际组织所制定的协议。
大致
可以分为：
（1）单片机发送协议：起始帧+地址+数据长度+前面3个字节累加+N字节数
据+前面所有字节累加+结束符；
（2）采集电路、I/O接口应答协议：起始帧+地址+数据长度+前面3个字节累加+N字节数据+前面所有字节累加+结束符。
在协议当中：起始帧为OXAA；数据长度是待发数据长度，如果数据长度为N，则整个信息帧的长度为N+6；N字节数据中的第一个字节为命令，有效数据长度
为将N-1；结束符为OXOD；累加为起始帧到N字节数据结束的和，并不包括结
束符。
结束语
综上所述，为了能够保障大型风力发电机组变桨后备电源的稳定性、安全性，必须要加强后备电源管理系统设计工作，结合后备电源的运行原理与作用，从软件、硬件两个方面加强管理系统设计工作，注重设计要点，保证整个后备电源管
理系统能够达到大型风力发电机组变桨系统运行标准。
参考文献：
[1]侯绍虎.大型风力发电机组变桨后备电源管理系统设计[D].湖南大学，2013.。