风电机组液压独立变桨距系统的设计与分析

［ ］ 吕杰． ５ 直驱式 电液伺服 系统 的设计 与特性研究 ［ ． Ｄ］ 哈尔
滨： 哈尔滨工业大学 ，０８ ２０．
６ ２
变化。风力机输出功率 Ｐ 由下式给出… ： ，
Ｐ ＝ ｕ １ ｃ ３
液压与 气动
２１ ０ ２年第 ３期
它通 过 在放大 电路 中直接 比较 两个 电液 转换 器颤振 电
来起 到 限制 功率 作用 。一 般变桨 距油 缸按伺 服 阀输 出
的方 向和流 量将 叶片 桨距 角控制 在 一 。 ５ 一＋ ８ 。之间 ８
收稿 日期 ：０ １１ —０ ２ １—０１ 作者简介 ： 魏列 江 （ ９ ２ ） 男 ， １７ 一 ， 甘肃兰 州人 ， 副教 授 ， 博士 ， 主要从事流体测控方面 的研究工作 。
在 风力 发 电机组 正 常运 行 时 ， 片 向小 迎 角 方 向变 化 叶
桨距 控 制 时 ， 叶片 桨距 角 的改变 量可 以各 不相 同 ， 各 这
样任何故障的出现只会反 映在其 中一个叶片上 ， 而不 影 响其他 叶片 的变桨 功 能 。液压独 立 变桨距 控 制 因其
能 够在稳 定 输 出 功 率 的 同 时提 高 风 电 系 统 的整 体 性 能， 尤其 是在 大 型风力 发 电机 组 中 ， 为风轮 扫 掠面积 因 大， 各个 叶 片处风 速相 差较 大 ， 以采用 不 同的桨 距角 所
要 ： 压独 立 变桨距 系统作 为 大型风 力发 电机 组控 制 系统 的关键部 分 ， 液 对机 组 的安 全 、 定 、 稳 高效运
行 具 有十 分 重要 的作 用。该 文 简述 了风 力机 液压独 立 变 桨距 系统 的 原理 及 特 点 ， 用 了带 实 时故 障排 除 的 采 液压 冗余 型 电液伺服 变桨距 执行机 构 ； 算分 析 了桨叶 的驱 动 力矩及 液压 缸 的 负载 力 。 计
关 键词 ： 液压独 立 变桨 ； 冗余设 计 ； 油缸 负载 力
中图分 类号 ： Ｈ１７ 文献标 识码 ： 文章编 号 ：０ ０４ ５ （ ０ ２ ０ －０ １ ３ Ｔ ３ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ） ３０ ６ － ０
引 言
的主 导方 式 。
稳 定 可靠 的变 桨距 系统 已成 为大 型风 力发 电机 组 控 制技 术研 究 的热 点 和难 点 。 目前 ， 力 机 的变 桨 距 风
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
ＷＥ ｉ－ａ ｇ ， Ｎ ｏ ｇ１ ｎ Ｌ Ｕ Ｙ ｎ Ｉ ｅ ｉ ＷＡ Ｇ Ｄ ｎ ．ａ ｇ ， Ｉ ｉｇ Ｌ ｊｎ ｉ
（． １ 兰州理 工大学 能源与 动力 工程 学院 ， 甘肃 兰州 ７ ０ ５ ２ 兰州电机股份有限公司 ， ３０ ０； ． 甘肃 兰州 ７０５） ３０ ０
摘
２１ ０ ２年 第 ３期
液压 与 气动
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魏列江 ，王栋 梁 刘 。
英
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ｄ ａ ｌｃ Ｉ ｄ ｖ ｄ ａ ｉｃ — ｏ ｔｏｌ ｄ ｓｇ ｎ ａ ｙ ｉ ｆｔ ｅ Ｈｙ ｒ ｕ ｉ ｎ ｉｉ ｕ ｌＰ ｔ ｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ Ｓ ｓｅ ｆ ｒ Ｗ ｉ ｄ Ｔｕ ｂ ｎ ｓ ｙ ｔ ｍ ｏ ｎ ｒ ｉ ｅ
时 ， 叶片 的桨距 角 同时 改变 相 同的角 度 ； 各 液压 独立 变
当风轮开始旋转时 ， 采用较大 的正桨距角可 以产生一
个 较大 的启 动力 矩 。通过 安装 在 叶片和轮 毂之 间 的变 桨 驱动 机构 带动 回转 轴 承 转 动从 而改 变 叶 片迎 角 ， 由 此 来控 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。９ 。 角时是 叶片 的工 作位 置 。 ０迎
（） １
式 中， Ｐ为空 气 密 度 （．２ ｇｍ ） Ｃ １２５ｋ／ ；。为 功 率 系 数 ；
Ａ为扫 风 面积 ； Ｕ为 风 速 。 于变 桨 距 风力 发 电机 组 ， 对 风 能利 用 系数与 叶尖 速 比 Ａ和 桨距 角 口的关 系可用 式
（） ２ 表示 ：
流峰一峰值的大小来决定工作 阀与备用 阀的切换 ， 而 通过（ 多次 ） 有 限时 间 内施 加 双 向交 变 电磁 力 的方 在 法使系统具有一定 的故障在线排除能力 。伺服阀 １ Ｊ 和伺服阀 ２ 互为备用 ， 由调速器伺服环 回路进行实时 检 测和 故 障判 断 ， 根据切 换逻 辑控 制切换 电磁 阀 ， 实现 伺 服 阀 １和伺 服 阀 ２之 间的切换 Ｊ 。其 控制 框 图如 图
更符合风力机的控制要求 ， 使其来自百度文库渐成为变桨距控制
设计 的电液执 行器 满 足 精 度 要 求 ， 同时 证 明 了 理论 分 析 的正确 性 。
参考文献 ：
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