变桨距系统培训

1.3.2.1
电动变桨
1.3.2.2
液压变桨
1.3.2.1 电动变桨
电动变桨距系统（Electric Pitch Control System）一般包括变桨距伺服电机、控制器、电机 驱动器、UPS、减速箱、传感器等。图中只画出了一个桨叶的变桨距执行机构，其它两个桨叶与此 完全相同。每个桨叶分别采用一个带位移反馈的伺服电机进行单独调节，位移传感器采用光电编码 器，安装在电动机输出轴上，采集电机转动角度。
1.3.1 按柜体数量分类
变桨系统结构有很多 种，有7柜式、6柜式、 4柜式、3柜式。但都 包括： 1、驱动柜（7柜式多 一个中控柜） 2、电池柜 3、变桨电机 4、编码器 5、限位开关 6、减速机 7、润滑泵
1.3.1 按柜体数量分类
1.3.1 按柜体数量分类
1.3.2 按执行机构动力形式分类
1.3.2.2 液压变桨
项目 结构
桨距调节
紧急情况 下的保护
使用寿命 外部配 套需求
环境清洁 维护
代表厂商
电动变桨
液压变桨
结构复杂，冗余性好。由电动机、 控制模块、蓄电池与执行机构减速 器、齿轮等组成。
基本无差别。电路的响应速度比油 路略快。电动变桨技术成熟，数控 驱动容易，控制简单。
液压变桨结构简单，由动力源液压 泵站、控制模块、蓄能器与执行机 构油缸等组成。 基本无差别。油缸的执行（动作） 速度比齿轮略快，响应频率快扭距 大。液压控制较为困难，因为各位 置的的速度和加速度都不同。
1.3.2.2 液压变桨
国内传统的风力发电机组液压变桨距执行机构均采用曲柄连杆机构的方式，液压站和液压油缸 放在机舱内，通过一套曲柄连杆机构同步推动三片桨叶旋转，这种方案的变距力有限，而且不能对 桨叶独立控制，已不能满足兆瓦级风力发电机组的要求。在对国内进口风电机组液压变桨距机构进 行调研的基础上，设计了独立液压变桨距机构。
电动变桨距系统电机执行机构原理图：
1.3.2.2 液压变桨
液压变桨距系统（Hydraulic Pitch Control System）主要由推动杆、支撑杆、导套、防转装 置、同步盘、短转轴、连杆、长转轴、偏心盘、桨叶法兰等部件组成。
各部分作用如下: 推动杆: 传递动力，把机舱内液压缸的推力传递到同步盘 上; 支撑杆: 是推动杆轮毅端径向支撑部件; 导套: 与支撑杆形成轴向运动副，限制支撑杆的径向运动; 同步盘: 把推动杆的轴向力进行分解，形成推动三片桨叶 转动的动力; 防转装置: 防止同步盘在周向分力作用下转动，使其与轮 毅同步转动。
变桨距系统接收主控发来的控制指令，通过控制算法输出一个电压形式 的速度值，这个值通过伺服驱动器驱动电机运转以带动桨叶。同时，变桨控 制器对备用电源进行管理，以保证紧急情况下能快速收桨。
1.2 变桨系统结构
变桨控制系统实现风力发电机组的变桨控制，在额 定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率保持在额定 状态。
变桨系统介绍
主讲人：Shakar 日 期：2012-02-07
变桨系统
Pitch System
1、概述 2、变桨原理
3、系统功能 4、与其它产品比较 5、变桨系统故障判断
1、概述
1.1
风力发电系统总体结构
1.2
变桨系统结构
1.3
变桨系统分类
1.1 风力发电系统总体结构
把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力 发电。风力发电的原理，是利用风力带动风机叶片旋转，再透过增速机将旋 转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是3m/s的速 度，便可以开始发电。
国外先进风力发电机组一般都采用独立液压变桨执行机构的方式，如图所示。桨叶由油缸驱动， 油缸安装于轮毂内，液压油通过液压滑环进入轮毂。图中，1为轮毂壳，2为偏心块，3为活塞杆，4 为桨叶，5为回转支撑，6为油缸，7为油缸座，8为阀块，9为内压板。
该机构的工作过程如下：主控系统根据检测到的 功率，以一定的算法给出桨距角参考信号，通过电滑 环送给轮毂控制器，轮毂控制器根据主控指令驱动伺 服比例阀使油缸活塞杆达到指定位置，偏心块将液压 缸活塞杆的直线运动转变成使桨叶旋转的圆周运动， 从而实现对桨距角的控制。由于风电机组的每个桨叶 都由一套独立的液压伺服系统驱动，一个桨叶出现故 障时，其他两个桨叶仍能正常工作，增加了系统的安 全性。这种执行机构尤其适用于大型风力发电机组。
变桨电机3 B编码器
95度限位开关 91度限位开关
A编码器 电机连接线
驱动柜3
电池柜3
电池连接线
变桨系统的工作模式： A) 正常工作模式 B) 正常停机模式 C)紧急模式
1.2 变桨系统结构
变桨是指让风机的桨叶自动旋转到主控制器设定的角度，以控制叶片的 迎风角始终保持在最佳位置，从而更好地利用风能。
1.1 风力发电系统总体结构
双馈异步风力发电机
直驱式风力发电机
1.1 风力发电系统总体结构
Vensys直驱风机
变桨系统所在位置
▪ 1.叶片
▪ 2. 轮毂
1
▪ 3.变桨系统
▪ 4.发电机转子
▪ 5.发电机定子
▪ 6.偏航电机
▪ 7.风速仪、风向标
▪ 8.基座
3
2
▪ 9.塔筒
▪ 10 .提升机
7
10 5
8
6
4
9
1.1 风力发电系统总体结构
双馈风机
1.度限位开关 91度限位开关
A编码器 电机连接线
主电源线 信号线 驱动柜1 CANopen
电池柜1
电池连接线
滑环
风机主控
变桨电机2 B编码器
95度限位开关 91度限位开关
A编码器 电机连接线
驱动柜2
电池柜2
电池连接线
每个叶片的变桨控制柜，都配备一套备用电源， 储备的能量，在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前 提下，足以使叶片从0°顺桨到90°。当来自滑环的电 网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，仍 可保证短期内整套变桨电控系统正常工作，实现低电压 穿越（LVRT）功能。
1.3 变桨系统分类
1.3.1 按柜体数量分类 1.3.2 按执行机构动力形式分类 1.3.3 按驱动器输出电压类型分类
其中同步盘、短转轴、连杆、长转轴、偏心盘组成了 曲柄滑块机构，将推动杆的直线运动转变成偏心盘的圆周 运动。
该机构的工作过程如下:
控制系统根据当前风速，以一 定的算法给出桨叶的桨距角信号， 液压系统根据控制指令驱动液压缸， 液压缸带动推动杆、同步盘运动， 同步盘通过短转轴、连杆、长转轴 推动偏心盘转动，偏心盘带动桨叶 进行变距。