变桨距

新能源与动力工程学院

浅谈变桨距风力发电机组的特点

及前景应用

专业风能与动力工程

班级1201班

姓名李强

学号201211630

指导老师袁雅琳

兰州交通大学印制

浅谈变桨距风力发电机组的特点及前景应用

李强

(新能源与动力工程学院201211630)

摘要:可以看出具有变桨控制技术的风机在启动时，可以通过变桨距来获得足够的启动转矩；可以通过调节桨距使风机的发电功率始终保持在额定功率附近；另一方面当突遇大风或运行异常时，可执行收桨动作，以防止风轮超速，发生飞车的危险；同时变桨距控制也能减少阵风对桨叶的冲击，对桨叶能起到很好的保护作用。可以说变桨距控制系统的优劣往往标志着风力发电机组的性能的高低，所以一台安全可靠，发电效率高，发电频率稳定的机组，必须有一套优良的变桨距控制系统，而变桨距控制在未来的风电技术中会占据越来越重要的地位。

关键词 :风力发电变桨距控制伺服系统

一、输出功率特性

变桨距风力发电机组与定桨距风力发电机组相比，具有在额定功率点以上输出功率平稳的特点。变桨距风力发电机组的功率调节不完全依靠叶片的气动性能。当功率在额定功率以下时，控制器将叶片节距角置0“附近，不作变化，可认为等于定桨距风力发电机组，发电机的功率根据叶片的气动性能随风速的变化而变化，当功率超过额定功率时，变桨距机构开始工作，调整叶片节距角，将发电机的输出功率限制在额定值附近。但是，随着并网型风力发电机组容量的增大，大型风力发电机组的单个叶片己重达数吨，对操纵如此巨大的惯性体，并且响应速度要能跟得上风速的变化是相当困难的。事实上，如果没有其他措施的话，变桨距风力发电机组的功率调节对高频风速变化仍然是无能为力的。因此，近年来设计的变桨距风力发电机组，除了对桨叶进行节距控制以外，还通过控制发电机转子电流来控制发电机转差率，使得发电机转速在一定范围内能够快速响应风速的变化，以吸收瞬变的风能，使输出的功率曲线更加平稳。

二、在额定点具有较高的风能利用系数

变桨距风力发电机组与定桨距风力发电机组相比，在相同的额定功率点，额定风速比定桨距风力发电机组要低。对于定桨距风力发电机组，一般在低风速段的风能利用系数较高。当风速接近额定点，风能利用系数开始大幅下降。因为这时随着风速的升高，功率上

升已趋缓，而过了额定点后，桨叶已开始失速，风速升高，功率反而有所下降。对于变桨距风力发电机组，由于桨叶节距可以控制，无需担心风速超过额定点后的功率控制问题，可以使得额定功率点仍然具有较高的功率系数。

三、确保高风速段的额定功率

由于变桨距风力发电机组的桨叶节距角是根据发电机输出功率的反馈信号来控制的它不受气流密度变化的影响。无论是由于温度变化还是海拔引起的空气密度变化，变桨距系统都能通过调整叶片角度，使之获得额定功率输出。这对于功率输出完全依靠桨叶气动性能的定桨距风力发电机组来说，具有明显的优越性。

四、起动性能与制动性能

变桨距风力发电机组在低风速时，桨叶节距可以转动到合适的角度，使风轮具有大的起动力矩，从而使变桨距风力发电机组比定桨距风力发电机组更容易起动。在变桨距风力发电机组上，一般不再设计电动机起动的程序。当风力发电机组需要脱离电网时，变桨距系统可以先转动叶片使之减小功率，发电机与电网断开之前，功率减小至0，这意味着当发电机与电网脱开时，没有转矩作用于风力发．电机组，避免了在定桨距风力发电机组上每次脱网时所要经历的突甩负载的过程。

五、对机械部件的影响

定桨距风力机的桨叶的桨距角是固定的，即桨叶按照桨距角固定的安装在轮毅上。在风带高于额定风速时，它是根据桨叶的失速特性或者使用叶尖扰流器来使风力机的输出功率限定在额定功率附近。这种情况下，噪声常常会突然增加，引起风力机的振动和机械部件的受力增大，并且导致运行不稳定等现象。而使用变桨距风力机可以通过调节桨叶的桨距角，从而改变风力机受力情况，以达到减少机械部件损耗和振动。

参考文献

[1] 王淑英.《电气控制与PLC控制技术》[M].机械工业出版社.2005-01

[2] 陈伯时.《电力拖动自动控制系统》[M).机械工业出版社.2003-07

[3] 叶杭冶.《风力发电机组的控制技术》[M].机械工业出版社.2005-05:78-103