风电机组变桨系统介绍

7、变桨主控通讯故障
现象：
通讯中断，或通讯时断时续，或偶尔的通讯中断 原因： 1）线路的干扰引起的通讯故障，时断时续； 2）通讯协议不完善导致； 3）滑环进油，进尘土导致通讯时断时续。 4）设备硬件本身问题，有些厂家PLC兼容性不高，导致主控 变桨无法正常通讯
• 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
风电机组变桨系统
风电机组变桨系统
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89（90）度位置（ 执行紧பைடு நூலகம்顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）
5、变桨跟随故障
现象：
变桨速度较大时实际桨距角值与主控给定偏差较大 原因： 1) 变桨位置控制参数未达到最优，动态响应差； 2）变桨系统检测到内部故障自主顺桨，导致与主控给定指令 不同。 3）变桨系统伺服机构如电机，编码器，驱动器等部件故障， 导致无法跟随给定位置。
6、变桨电机温度高
现象： 变桨电机温度高于报警值 原因： 1）温度传感器异常或者检测回路断线，无法正确反映实际温 度 2）散热风扇故障或者风扇供电断路，造成风扇运行异常，没 有起到电机散热作用 3）电机载荷变大，例如冬变桨齿轮箱油凝固导致，或变桨传 动环节问题，长期过载运行。
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• 变速变桨风电机组控制目标
欠负荷区：
为了获得最大功 率，电磁转矩设 定在能获得最佳 叶尖速比的值， 而桨距角设定在 可以获得最大升 力的角度，桨距 角一般设定0°
控制 目标
满负荷区：
在额定功率时保 持转速在额定转 速上，如果转速 降低就减下桨距 角；这时电磁转 矩控制目标是产 生额定的电磁转
矩。
加热器
电池箱
轴1
充电
加热器
驱动柜
91
控制/信
号采集
95
驱 动 器
加热器
直流电机 M
M 冗余编 码器
开桨
顺桨
10
正转
11
反转
12
13
1、蓄电池容量不足或老化
• 现象： 蓄电池端电压将降低，无法正常放电；
• 原因： 1）蓄电池过度放电；2）长时间不使用没有按规定补充电；3）
长时间小电流放电导致蓄电池深度放电等；4）充电电气回路故障 造成长时间无法正常充电；5）充电过压，或大电流放电。 解决方案：更换电池，检查充电回路；在长时间不用时按照蓄电池 的维护要求充电；长时间不用时应该断开蓄电池开关。
• 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
3、伺服驱动器故障
现象：伺服驱动器就绪信号丢失，无法驱动电机。 原因：变桨电机速度反馈信号丢失；2）主电源异常；3）控制电 源异常；4）驱动器输出与电机主电路接反；5）变桨电机温度反 馈信号丢失6）制动电阻未连接
4、伺服驱动器烧毁
现象：伺服驱动器烧毁 原因：1）过电压；2）输出短路导致IGBT烧毁；3）浪涌导致前 端防雷器件烧毁4）潮湿或绝缘强度不够导致电气击穿；5）金属 部件如螺钉等在变桨系统旋转过程中脱落，导致短路。
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
直接供电顺桨。
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。
• 变桨系统后备电源
后备 电源
蓄电池
优点：电压稳定， 不需要均压控制， 缺点：寿命短，充 电速度慢，放电电 流较小
超级电容器
优点：充电速度快， 可在短时间充满，寿 命长； 缺点：放电时电压降 快，需要均压控制
锂电池：能量密
度较高，价格介于
铅酸和超电之间；
低温特性差，应用
较少，没有形成完
善的供应链。