明阳风电MY1.5Se型风电机组顺利通过低电压穿越测试
日前，明阳风电集团制造的MY1.5Se型风电机组已顺利通过低电压穿越(“LVRT”)性能测试，并已获得中国电力科学研究院(下称“中国电科院”)风电并网研究和评价中心签发的测试认证报告。中国电科院为中国国家电网公司(下称“国家电网”)的研究分支，是中国电力行业中涉及多种学科的综合研究机构。公司也确认明阳所有的风机可以满足低电压穿越的要求。
风电并网标准要求风机具备低电压穿越能力，这是指风机在电网电压突然变化等异常情况时，仍然保持并网状态且运行良好。明阳的1.5Se型风机已通过中国电科院的不同电压状况和电器系统故障条件下的对称和不对称测试(20%Un/640ms,35%Un/940ms,50%Un/1.2s,75%Un/1.72s,90%Un/ 2s)。
明阳1.5MW风机可以在不增加额外成本的前提下，满足低电压穿越要求。而2.5/3.0MWSCD风机采用全功率IGBT全控半导体变流器，产品开发本身即具备低电压穿越功能。
明阳董事长兼首席执行官张传卫先生说道：“明阳一直采取谨慎的质量技术原则，在风机开发设计时已经具备低电压穿越功能，比如我们在云南大理高海拔风场的33台风机经过了实际运行验证，在电网发
生不同类型故障的情况下，都成功实现了低电压穿越功能。获得中国电科院的低电压穿越功能权威认证，将进一步提高我们未来的市场竞争力。”
桨距 螺旋桨的桨叶都与旋转平面有一个倾角。 假设螺旋桨在一种不能流动的介质中旋转，那么螺旋桨每转一圈，就会向前进一个距离，连续旋转就形成一段螺旋。 同一片桨叶旋转一圈所形成的螺旋的距离，就称为浆距。显然，桨叶的角度越大，浆距也越大，角度与旋转平面角度为0，浆距也为0。 这个“距”，就是桨叶旋转形成的螺旋的螺距。 桨距指的是直升机的旋翼或固定翼的螺旋桨旋转一周360 度，向上或向前行走的距离（理论上的）。就好比一个螺丝钉，您拧一圈后，能够拧入的长度。桨距越大前进的距离就越大，反之越小！然而要测量实际桨距的大小是比较困难的，所以一般固定翼飞机使用桨距不变的螺旋桨上都会标明其直径和桨距的大小（单位以英寸居多），以便于和合适的发动机配套使用。绝大多数的固定桨距的直升机桨一般是专为某一级别的飞机定制的，所以只标明直径。可变桨距直升机可以非常容易的通过测量桨叶的攻角（迎风角度）大小来体现桨距的大小，和变化幅度。 l 定桨距失速调节型风力发电机组 定奖距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。失速型是指桨叶翼型本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速69 ，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。为了提高风电机组在低风速时的效率，通常采用双速发电机（即大/ 小发电机）。在低风速段运行的，采用小电机使桨叶县有较高的气动效率，提高发电机的运行效率。 失速调节型的优点是失速调节简单可靠，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。其缺点是叶片重晏大（与变桨距风机叶片比较），桨叶、轮载、塔架等部件受力较大，机组的整体效率较低。 2 变桨距调节型风力发电机组 变奖距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其桨距角的大小。其调节方法为：当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到45”，当转速达到一定时，再调节到0“， 直到风力机达到额定转速并网发电；在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0°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。 随着风电控制技术的发展，当输出功率小于额定功率状态时，变桨距风力发电机组采用 OptitiP 技术，即根据风速的大小，调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比，优化输出功率。 变桨距调节的优点是桨叶受力较小，桨叶做的较为轻巧。桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，因而能够尽可能多的吸收风能转化为电能，同时在高风速段保持功率平稳输出。缺点是结构比较复杂，故障率相对较高。 3 主动失速调节型风力发电机组
风力发电机变桨系统 1 综述 变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。 变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。 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90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。 变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。 由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。 每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。 风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。 2 变浆系统的作用 根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。 3 主要部件组成
风力发电机组变桨系统的维 护与检修 毕业顶岗实习报告书 专业：电力系统自动化技术（风电方向） 班级： 姓名： 顶岗实习单位：金风科技股份有限公司 校外指导师傅： 校内指导教师： 报告完成日期： 新疆农业大学 2015年6月
风力发电机组变桨系统的维护与检修 学生姓名： 专业班级： 学生诚信签名： 完成日期: 指导教师签收： 摘要 能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。传统的化石燃料虽能解决能源短缺的问题，却给环境造成了很大的破坏，而风能具有无污染、可再生、低成本等
优点，所以其受到世界各国的重视。 可靠、高效的风力发电系统的研发己经成为新能源技术领域的热点。然而，因为风能具有不稳定性、能量密度低和随机性等特点，同时风电厂通常位于偏远地区甚至海上，自然条件比较恶劣，因此要求其控制系统必须能够实现自动化运行，并且要求控制系统有高可靠性。所以对风力发电机组尤其是大型风电机组的控制技术及风力发电后期的维护和检修就具有相当重要的意义。 本文首先在对风力发电原理，风电机组研究的基础上从变桨距风力机空气动力学研究入手，分析了变桨距控制的基本规律，再结合目前国内主流的变桨距控制技术分别设计出了液压变桨距控制，电动变桨距控制的方案，变桨距风机的维护和检修，最后在此基础上提出了一种较为理想的控制策——半桨主动失速控制。 关键词：变桨距控制，维护，检修
目录 摘要 (2) 一顶岗实习简历 (1) 二顶岗实习目的 (1) 三顶岗实习单位简介 (2) 目前行业发展地位 (2) 四顶岗实习内容 (3) 第一章变桨距系统 (3) 变桨距与定桨距 (5) 定桨距 (5) 变桨距 (5) 定桨距与变桨距的比较 (6) 而变桨距风力发电机可以克服上述定桨距风力发电机的缺点，在很宽的风速范围内保持最佳叶尖速比，从而提高风力机的运行效率和系统稳定性。变桨距风力发电机在变桨距的同时通过配合使用双馈发电机或永磁风力发电机，可以减轻风速突变产生的转距波动，减轻传动机构承受的扭矩波动，提高齿轮箱寿命，减少传动系统故障率。此外，可结合对电机的励磁控制，实现无电流冲击的软并网，使机组运行更加平稳安全[2]变桨矩调节原理 (7) 变桨距控制过程 (7) 变桨距风力机组的运行状态分析 (8) 启动状态 (8) 欠功率状态 (9) 额定功率状态 (9) 变桨距控制的特点 (9) 输出功率特性 (9) 风能利用率 (10) 额定功率 (10) 启动与制动性能 (10) 对机械部件的影响 (10) 第二章变桨矩系统的原理与结构 (11) 变桨矩调节原理 (11) 变桨矩系统分类 (11) a) 液压变桨矩 b) 电动变桨矩 (12) 图变桨矩系统的轮毂照片 (12) 风力发电机组变桨矩驱动装置比较和选择 (15) 液压变桨与电动变桨技术比较 (15) 见表[6]。 (15) 表液压变桨系统与电动变桨系统的比较 (15) 项目 (15) 液压变桨矩系统 (15) 电动变桨矩系统 (15) 桨矩调节 (15) 响应速度慢 (15)
变桨距风力发电机组的运行状态 从空气动力学角度考虑。当风速过高时，只有通过调整桨叶节距，改变气流对叶片的角度，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，才能使功率输出保持稳定。同时，风力机在启动过程中也需要通过变距来获得足够的启动转矩。 变桨距风力发电机组根据边距系统所起的作用可分为三种运行状态，即风力发电机组的启动状态（转速控制）、欠功率状态（不控制）和额定功率状态（功率控制）。 1）启动状态变距风轮的桨叶在静止时，节距角为90°，这时气流对桨叶不产生转矩，整个桨叶实际上是一块阻尼板。当风速达到启动风速时，桨叶向0°方向转动，直接到气流对桨叶产生一定的攻角，风轮开始启动。在发电机并入电网以前，变桨距系统的节距给定值由发电机转速信号控制。转速控制器按照一定的速度上升斜率给出速度参考值，变桨距系统根据给定的速度参考值，调整节距角，进行所谓的速度控制。为了确保并网平稳，对电网产生尽可能小的冲击，变桨距系统可以在一定时间内保持发电机的转速在同步转速附近，寻找最佳时机并网。虽然在主电路中也采用了软并网技术，但由于并网过程的时间短，冲击小，可以选用容量较小的晶闸管。 为了使控制过程比较简单，早期的变桨距风力发电机在转速达到发电机同步转速前对桨叶节距并不加以控制。在这种情况下，桨叶节距只是按所设定的变桨距速度，将节距角向0°方向打开，直到发电机转速上升到同步转速附近，变桨距系统才开始投入工作。转速控制的给定值是恒定的，即同步转速。转速反馈信号与给定值进行比较。当转速超过同步转速时，桨叶节距就迎风面积小的方向转动一个角度，反之则向迎风面积增大的方向转动一个角度。当转速在同步转速附近保持一定时间后发电机即并入电网。 2）欠功率状态欠功率状态是指发电机并入电网后，由于风速低于额定风速，发电机在额定功率以下的低功率状态下运行。与转速控制道理相同，在早期的变桨距风力发电机组中，对欠功率状态不加控制。这时的变桨距风力发电机组与定桨距风力发电机组相同，其功率输出完全取决于桨叶的气动性能。 3）额定功率状态当风速达到或超过额定风速后，风力发电机组进入
风力发电机液压变桨系统简介 全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。 风机变桨调节的两种工况 风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°附近的调节都属于连续变桨。液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到90°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。 液压变桨系统 液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。 液压变桨系统的结构 变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。 图1 控制原理图 液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。
1.变桨系统与风机主控通讯的部件是？（6.0分） A.变桨控制器 B.变桨驱动器 C.变桨电机 D.备用电源 我的答案：A√答对 2.变桨系统的驱动执行机构是？（6.0分） A.变桨控制器 B.变桨驱动器 C.变桨电机 D.备用电源 我的答案：C√答对 3.变桨系统调节桨叶的主要作用是什么？（6.0分） A.调节风机机头对风 B.使风机跟踪最大风能 C.解除扭揽 D.将风能变换成电能 我的答案：B√答对 4.风电变桨系统是用于调节风机的那个部位？（6.0分） A.A桨叶
C.机舱 D.塔筒 我的答案：A√答对 5.下列哪个部件不属于变桨系统？（ 6.0分） A.变桨电机 B.轴控柜 C.限位开关 D.轴承润滑泵 我的答案：D√答对 1.变桨电机有以下哪几种形式？（8.0分）） A.永磁电机 B.感应电机 C.直流电机 D.直线电机 我的答案：ABC√答对 2.用于变桨系统温湿度控制的设备有？（8.0分）） A.温控开关 B.湿控开关 C.加热器
我的答案：AB×答错 3.按动力类型分类变桨系统有以下哪几种？（8.0分）） A.电磁型 B.液压型 C.电动型 D.蒸汽型 我的答案：BC√答对 4.变桨系统的备用电源主要有哪几种形式？（8.0分）） A.超级电容 B.铅酸蓄电池 C.飞轮储能 D.锂离子电池 我的答案：ABD√答对 5.变桨系统电磁兼容防护的主要形式有哪几种？（8.0分）） A.加热器 B.雷击浪涌保护器 C.电抗器和滤波器 D.接地防护 我的答案：BC×答错
1.变桨系统的供电电压是400VAC（6.0分） 我的答案：正确√答对 2.变桨系统是安装在风机的机舱中（6.0分） 我的答案：错误√答对 3.变桨系统不会高原上使用（6.0分） 我的答案：错误√答对 4.安全链中的任何一个环节故障都会导致整个系统保护（6.0分） 我的答案：正确√答对 5.在感应电机、直流电机、永磁电机三种电机中，永磁同步电机的功率密度最高（ 6.0分） 我的答案：正确√答对
随着国家新能源发展战略的提出和实施，我国风电产业进入跨越式发展的阶段。本文从分析我国风力发电的现状出发，在总结分析风力发电技术发展的基础上，对我国风电发展过程中存在的主要问题进行了探讨分析，提出了相关建议。 关键词：风力发电；现状；技术发展 能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主，它不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染。因此，对可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用，已受到世界各国的高度重视。风电是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展风电这一清洁能源已成为世界各国的战略选择。我国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。近年来我国风电产业及技术水平发展迅猛，但同时也暴露出一些问题。总结我国风电现状及其技术发展，对进一步推动风电产业及技术的健康可持续发展具有重要的参考价值。 1我国风力发电的现状 2005年2月，我国国家立法机关通过了《可再生能源法》，明确指出风能、太阳能、水能、生物质能及海洋能等为可再生能源，确立了可再生能源开发利用在能源发展中的优先地位。2009年12月，我国政府向世界承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%，把应对气和变化纳入经济社会发展规划，大力发展包括风电在内的可再生能源与核能，争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。 随着新能源产业成为国家战略新兴产业规划的出台，风电产业迅猛发展，有望成为我国国民经济增长的一个新亮点。 我国自上世纪80年代中期引进55kW容量等级的风电机投入商业化运行开始，经过二十几年的发展，我国的风电市场已经获得了长足的发展。到2009年底，我国风电总装机容量达到2601万kW，位居世界第二，2009年新增装机容量1300万kW，占世界新增装机容量的36%，居世界首位[1,2]。可以看出，我国风电产业正步入一个跨越式发展的阶段，预计2010年我国累计装机容量有望突破4000万kW。 从技术发展上来说，我国风电企业经过“引进技术—消化吸收—自主创新”的三步策略也日益发展壮大。随着国内5WM容量等级风电产品的相继下线，以及国内兆瓦级机组在风电市场的普及，标志我国已具备兆瓦级风机的自主研发能力。同时，我国风电装备制造业的产业集中度进一步提高，国产机组的国内市场份额逐年提高。目前我国风电机组整机制造业和关键零部件配套企业已能已能基本满足国内风电发展需求，但是像变流器、主轴轴承等一些技术要求较高的部件仍需大量进口。因此，我国风电装备制造业必须增强技术上的自主创新，加强风电核心技术攻关，尤其是加强风电关键设备和技术的攻关。 2风力发电的技术发展 风力发电技术是涉及空气动力学、自动控制、机械传动、电机学、力学、材料学等多学科的综合性高技术系统工程。目前在风能发电领域，研究难点和热点主要集中在风电机组大型化、风力发电机组的先进控制策略和优化技术等方面。 2.1风力发电机组机型及容量的发展 现代风力发电技术面临的挑战及发展趋势主要在于如何进一步提高效率、提高可靠性和降低成本。作为提高风能利用率和发电效率的有效途径，风力发电机单机容量不断向大型化发展。从20世纪80年代中期的55kW容量等级的风电机组投入商业化运行开始，至1990年达到250kW，1997年突破1MW，1999年即
风电机组变桨控制系统故障识别 发表时间：2019-04-25T11:30:40.890Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：袁才波 [导读] 摘要：国家在"十一五""十二五"期间，大力发展可再生能源，风力发电行业得到蓬勃发展，中国的风电机组制造商也创造了新的奇迹。 湖北能源集团麻城风电有限公司湖北黄冈 438300 摘要：国家在"十一五""十二五"期间，大力发展可再生能源，风力发电行业得到蓬勃发展，中国的风电机组制造商也创造了新的奇迹。变桨控制系统是风电机组系统中控制算法比较复杂、设备故障发生频繁的子系统。本文对风电机组变桨控制系统故障识别进行探讨。 关键词：非线性状态估计；故障识别；变桨控制系统；风电机组 一、非线性状态估计的概念及建模原理 非线性状态估计的英文释义为NSET，是一种非参数、非线性建模方法，通常适用于电子产品的寿命预测、设备状态监测以及故障监测等领域。非线性状态估计建模方法是以实时数据为依托，可以为工厂的风电机组变桨控制系统提供迅速可靠的故障识别方法。在工厂的工业生产过程运行的设备中，有n个相关联的向量，以每次观测到的测点为观测向量，那么观测n次就有n个观测向量。也就是： X（i）=[X1X2X3…Xn] 非线性状态估计建模的第一步就是构造过程记忆矩阵，用字母D代替，在工业生产过程运行的设备中，在不同的工作情况下采集的历史数据，若有m个历史观测向量，构造过程记忆矩阵就为： 过程记忆矩阵中的每一列观测向量都反映了工业生产过程中设备的某个节点的工作状态，经过对历史观测向量数据的选择，组成一个个空间，反映了整个动态过程。所以构造过程记忆矩阵的作用主要是展现工厂工业生产过程中的设备正常运行的动态过程。 非线性状态估计输入值，用Xobs作为某一时刻设备的观测向量，对应的输出值为输入值的预测向量Xest，每一个Xobs都能通过非线性状态估计生成一个m维的权值向量，W=[w1w2…wm]，最后算出Xest=D·W，非线性状态估计整个的输出值就是过程记忆矩阵中m个观测向量的线性组合。工厂工业生产过程中运行设备正常时，非线性状态估计的输入观测向量就会处在正常的过程记忆矩阵空间内，与过程记忆矩阵中的过去观测向量内容比较相似，离得距离也较近，但是如果工业生产过程中运行设备出现故障时，输入观测向量就会偏离正常工作空间，以此来显示故障的发生。 二、变桨控制系统故障分析及其影响 风电机组变桨控制系统的故障按发展的时间可以分为2种：一种是突发性故障，另一种是渐进性故障。突发性故障指的是在工业生产或制造的过程中设备整体或者部分功能突然发生故障，而引起风电机组变桨控制系统发生损坏的情况，这类故障发生时间短而且难预测。渐进性故障是由于设备在运行过程中某些具体零部件出现老化、磨损等性能逐渐下降的情况，最后导致故障发生。风电机组变桨控制系统的故障主要集中在风电机组变桨控制器通信发生故障、变桨控制器轴发生故障、变桨控制器发生集合故障、风电机组变桨电机发生温度警告等方面。 风电机组的变桨控制系统发生故障会导致叶片不能正常使用，进而导致发电系统出现错误，如果发电系统出错，电力就不能够及时地进行输送。 三、非线性状态估计模型识别风电机组变桨控制系统故障 依据非线性状态估计的建模，我们能够有效识别风电机组变桨控制系统发生的故障类型并寻找解决方法。变桨电机温度高时，可以通过风电机组变桨控制系统及时发现故障问题，工作人员在处理变桨电机温度高的问题时，可以从外部原因和内部原因2个方面入手，从外部原因来看，我们要先查看变桨控制系统中的齿轮箱是否卡住、变桨控制系统中的齿轮是否夹杂着异物；从内部原因来看，变桨电机的电气刹车是否正常打开，电气刹车电路是否断线等。我们要先排除好外部原因再排除内部原因。当风电机组变浆控制系统通信出现故障问题时，我们可以检查次控制器与主控制器之间是否发生通信中断，如果次控制器没有不良反应，那么通信中断的主要原因便可以归结于信号线的问题，检查机舱柜等一系列电路是否有干扰、断线、短路等的问题。 对于该故障，我们解决的方法是用进线端电压230V，出线端电压24V的万用表测量中控器，如果一切正常，则证明中控器没有发生故障情况，继续进行排查，将有关的通信线拔下来，将红白线接地，轮毂侧万用表一支表笔接地，如果感觉到电阻的存在，说明电路没有断路；如果发生断路情况，我们可以使用备用电线。如果故障依然存在，继续检查变桨控制系统中的滑环，有的风电机组的变桨通信故障是由滑环引起的。风电机组中的变桨控制系统中的齿轮箱如果发生漏油，很容易造成滑环内进油，油黏在滑环与插针中间，形成油膜，油膜阻隔了电路，变桨控制系统的通信信号就会时有时无。在冬季变桨通信故障比较多。对于发现的变桨错误故障问题，分析它可能是变桨控制器内部发生了故障，使得变桨控制器的信号出现中断；另一种可能是变桨控制器的外部出现问题。对于该类变桨故障问题，非线性状态估计下的处理方法是当中控器无法控制变桨时，信号为0，可进入轮毂检查中控器是否损坏，一般中控器如果有故障，可能会出现无法手动变桨的情况，如果手动变桨成功，检查信号输出的线路是否有虚接、断线等情况，前面提到的滑环问题也可能引起该故障，解决滑环问题也是处理该故障的方法之一。 结束语 通过上文我们了解了非线性状态估计建模方法，还有构造过程记忆矩阵的有效方法，非线性状态估计方法算法简单、意义明确，在该方法的基础上建立风电机组变桨控制系统模型，这样可以识别出风电机组变桨控制系统的运行状态，当风电机组变桨控制系统发生故障停机时，可以通过观测向量与正常状态下风电机组变桨模型的偏差，发现风电机组变桨控制系统的故障，风电机组故障的识别为定位故障制定检修方案提供技术指导，同时也为后续开展风机状态检测及性能评价提供参考。 参考文献： [1]尹诗，余忠源，孟凯峰，等.基于非线性状态估计的风电机组变桨控制系统故障识别[J].中国电机工程学报，2014，34（S1）：160-
风力发电机组变桨系统介绍
一．概述 双馈风机
风轮：风轮一般由叶片、轮毂、盖板、连接螺栓组件和导流罩组成。风轮是风力机最关键的部件，是它把空气动力能转变成机械能。大多数风力机的风轮由三个叶片组成。叶片材料有木质、铝合金、玻璃钢等。风轮在出厂前经过试装和静平衡试验，风轮的叶片不能互换，有的厂家叶片与轮毂之间有安装标记，组装时按标记固定叶片。组装风轮时要注意叶片的旋转方向，一般都是顺时针。固定扭矩要符合说明书的要求。 风轮的工作原理：风轮产生的功率与空气的密度成正比。风轮产生的功率与风轮直径的平方成正比；风轮产生的功率与风速的立方成正比；风轮产生的功率与风轮的效率成正比。风力发电机风轮的效率一般在0.35—0.45之间(理论上最大值为0.593)。贝兹（Betz）极限 风机四种不同的控制方式: 1.定速定浆距控制(Fixed speed stall regulated) 发电机直接连到恒定频率的电网,在发电时不进行空气动力学控制 2.定速变浆距控制(Fixed speed pitch regulated) 发电机直接连到恒定频率的电网,在大风时浆距控制用于调节功率 3.变速定浆距控制(Variable speed stall regulated) 变频器将发电机和电网去耦(decouples),允许转子速度通过控制发电机的反力矩改变.在大风时,减慢转子直到空气动力学失速限制功率到期望的水平. 4.变速变浆距控制(Variable speed pitch regulated) 变频器将发电机和电网去耦(decouples), 允许通过控制发电机的反力矩改变转子速度.在大风时,保持力矩, 浆距控制用于调节功率.
第一节风电机组结构 1．外部条件 根据最大抗风能力和工作环境的恶劣程度，按强度变化的程度对风电机组进行分级。根据IEC61400设计标准，共分为4级。 一类风场I：参考风速为50m/s，年平均风速为10m/s，50年一遇极限风速为70m/s，一年一遇极限风速为s； 二类风场II：参考风速为s，年平均风速为s，50年一遇极限风速为s，一年一遇极限风速为s； 三类风场III：参考风速为s，年平均风速为s，50年一遇极限风速为s，一年一遇极限风速为s； 四类风场IV：低于三类风场风速，属低风速区，鲜有商业风电场开发。 对电网的要求：电压波动为额定值±10%，频率波动为额定值±5%。2．机械结构 总体描述 整机是建立在钢结构底座上，该结构应具有很大的强韧度，底部由坚固底法兰组成，风电机组所有的主要部件都连接于其上。 发电机固定位置与机舱轴线偏离,以使得风电机组在满载运行时，整机质心与塔架和基础中心相一致。 偏航机构直接安装在机舱底部，机舱通过偏航轴承与偏航机构连
接，并安装在塔架上，整个机舱底部对叶轮转子到塔架造成的动力负载和疲劳负荷有很强的吸收作用。 机舱座上覆盖有机舱罩，材料是玻璃钢，具有轻质高强的特点，有效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、潮湿、盐雾、风砂等。产品生产采用多种工艺，包括：滚涂、轻质RTM、真空灌注等，机舱罩主体部分设置PVC泡沫夹层，以增加强度。内层设置消音海绵，以降低主机噪声。 机舱上安装有散热器，用于齿轮箱和发电机的冷却；同时，在机舱内还安装有加热器，使得风电机组在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在10℃以上的温度。 载荷情况 - 启动：从任一静止位置或空转状态到发电过渡期间，对风电机组产生的载荷。 - 发电：风电机组处于运行状态，有电负荷。 - 正常关机：从发电工况到静止或空转状态的正常过渡期间，对风电机组产生的载荷。 - 紧急关机：突发事件（如故障、电网波动等），引起的停机。 - 停机：停机后的风电机组叶轮处于静止状态，采用极端风况对其进行设计。 - 运输/安装/维护：整体装配结构便于运输，安装、维护易于实施。 叶片
风电场风机变桨系统故障分析及具体措施 摘要：风力发电作为现阶段电力能源供应系统的重要构成，发电机组通常需要 在复杂的环境下运行，风向、风速、风力与温度环境等容易受不确定因素影响， 具有随机性、多变性与间歇性等方面的特点，风机系统在交变负载的影响下，容 易出现故障问题。变桨系统是风力发电的重要技术，分为液压变桨与电动变桨等 形式，液压变桨系统的常见问题包括超限故障、不同步故障等；电动变桨运行系 统主要的故障问题为电气回路、变桨电滑环以及后备电源等出现损坏，技术与管 理人员应结合具体故障原因，采取针对性的处理手段。 关键词：超限故障；运行不同步；电气回路 现阶段，我国能源消耗量逐步提高，风电场的电力生产与供应需求不断提升，风机系统的运行压力大幅度增加，为保证电力运行系统的安全、稳定运行，风电 场应在加强变桨系统状态监测的基础上，做好故障排查与处理工作。由于变桨系 统处于封闭的环境中，因此在运行监测时，故障表现不明显，需要通过总控制系 统对系统运行异常数据进行报错，检测与维修技术难度相对较大。基于此，本文 从现阶段液压与电动变桨系统的常见故障表现与原因方面出发，对不同故障问题 处理对策进行系统分析。 一、液压电机变桨系统中的主要故障及处理对策 1、变桨系统超限故障情况的分析与处理 液压变桨在运行过程中容易出现超限故障，最常见故障点为桨叶位置传感器损坏，造成测量电压超出允许值范围，从而造成叶片位置检测错误。一旦桨叶位置 的传感器出现损坏情况，传感器会发出超过正常标准的电压信号，信号传输到伺 服系统中，反馈到主控制平台，平台根据故障信息报出超限情况。桨叶的位置传 感装置是控制变桨系统的重要装置，如果装置出现故障，不仅会增加实际变桨角 度与理论角度的误差值，还会在一定程度上降低风机运行质效，降低系统发电的 稳定性。在进行故障检测与处理的过程中，应先利用程序控制功能对位置传感器 进行状态检测，将桨叶的角度数据转换为可测量的电压信号。若不在正常范围内，通过桨叶位置传感器配套调整工具，将桨叶角度正负极限值调至规定电压范围。 如果故障位置无法处理，或经由技术处理后，电压值仍旧存在跳变问题，可以通 过更换传感器，对桨叶位置情况进行检测，确保故障的有效消除。 2变桨不同步故障分析 变桨系统通过位置传感装置的布设，对桨距角电压信号进行监测，当变桨叶 片的角度最大差值超过4°时，传感装置会将异常信息反馈到PLC系统中。控制平 台接受异常信号，经由分析后，报出具体的故障信息。变桨发生不同步系统运行 故障，常见原因为变桨比例阀运行系统出现损坏现象，从而导致液压回路流量控 制失效，使三叶片中最大变桨角度与最小变桨角度差值大于程序设定值，三桨叶 运转位置、速度出现误差，导致运行不同步。比例阀运行系统对电机进行控制的 过程中，需要通过逻辑运算，同时对比例阀电位移转情况与伺服电情况进行反馈，通过控制装置放大传输信号，对转换器进行控制，转换器根据输入信号产生等比 的系统驱动力，对液压阀进行有效驱动，对液压阀的压力与液压油流量进行动态 控制。比例阀通过控制液压油的流量来进行桨叶位置和变桨速度控制的，根据变 桨液压回路。因此，系统中所有电磁阀带电，电磁阀得电选择导通或关闭油路， 比例阀的底部线圈也处于带电状态，阀位出现变化，液压油将会从P端出发，流
风力发电变桨系统 摘要：变桨系统是风力发电机的重要组成部分，本文围绕风力发电机变桨系统的构成、作用、控制逻辑、保护种类和常见故障分析等进行论述。 关键词：变桨系统；构成；作用；保护种类；故障分析 1 综述 变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。 变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。 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90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。 变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。 由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。 每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。 风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。 2 变浆系统的作用 根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。 3 主要部件组成
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/b49189239.html, 爆破片在风电机组液压系统中的应用 作者：王一甲马延涛 来源：《风能》2015年第11期 我国早期的并网型风电机组主要是定桨距风电机组，如国产金风750kW、金风600kW、进口机型micon750kW等相对变桨距机型来说，定桨距机型具有结构简单、性能可靠的优点。定桨距风电机组的叶片和轮毂是固定的，叶片装有叶尖扰流器来实现叶尖气动刹车，使机组安全停机。叶尖刹车不能使风轮完全停下，只是使风轮处于空转状态，此时需要采用高速轴制动的功能，使风轮完全静止。偏航系统使风电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风电机组的发电效率；偏航制动器提供必要的锁紧力矩，以保障风电机组的安全运行。液压站为叶尖扰流器液压缸、偏航制动器和高速轴制动器提供液压动力，能保证有足够的压力和流量满足各制动器的工作要求。 爆破片装置是压力容器或管道的重要安全装置。它既可单独使用，也可与安全阀配套使用，在规定的温度和压力下爆破，泄放压力，防止压力系统超压，从而保证设备或管道的安全运行。爆破片装置较之安全阀具有结构简单、安装方便、灵敏准确、无泄漏、泄放能力强等特点，能够在高温、低温、粘稠或有悬浮颗粒和结晶及腐蚀的环境中可靠工作。爆破片装置作为一种灵敏的泄压装置，它的爆破不但与压力有关，而且与操作温度、系统压力、工作过程等诸多因素有关。因此在选用时，对爆破片的选型、材料、介质腐蚀性质、工作压力和温度及脉动状态、安装方式等都有严格要求。 液压系统工作原理 定桨距风电机组的液压系统由主要由三个压力保持回路组成，分别为叶尖制动、高速轴制动器和偏航制动器提供动力，按主控系统的指令实现制动动作。液压系统原理图见图1。 一、叶尖制动回路 正常发电状态下，电磁阀8.4和电磁阀8.5得电，液压油经减压阀8.1及单向阀8.3、电磁阀8.5、旋转接头8.13进入液压缸8.14，叶尖收回，风电机组启动运转。当压力低于设定值时，压力开关8.9输出信号启泵；当压力高于设定值时，压力开关8.10输出信号电磁阀8.5动作卸掉多余压力。当需要气动刹车时，电磁阀8.5和电磁阀8.6失电，叶尖液压缸泄压，进行气动刹车。在飞车情况下，由于离心力作用液压缸内压力升高，爆破片8.7被压破，叶尖液压缸泄压。泄压后叶尖甩出，进行气动刹车。 二、高速轴制动回路 风电机组正常运行时，电磁阀9.2得电，液压力克服弹簧力，高速轴制动器保持松闸状态，风轮正常转动处于发电状态。风电机组因故障停机或需要检修时，风轮先经叶尖制动，风
学号14113502505 毕业设计 题目：直驱式风力发电机组变桨距系统设计 作者李炳男届别2015届 系别机械工程学院专业机械电子工程指导教师郭洪澈职称副教授 完成时间 2015年5月17日 摘要
现在，市场上应用最好的就是采用独立变桨距控制的发电机组，它最主要的特点就是能够用风力机叶片轴心处的风俗对各个叶片进行同步控制。但是由于风力发电机的容量在增长中，所以风力机的叶片也会越来越长，因此风力机上的叶片载荷会越来越大，而实际上，由于与地面之间会存在摩擦，而且风速也会随着高度的变化而变化，风力机风轮扫略的风速随着高度的变化而变化，这些个问题都会影响到风力机的使用寿命。 本文将会使风力机的独立变桨距控制部分分成两个部分：一部分是集中变桨距控制的部分；第二部分是修正变桨距控制部分。本文采用非线性PID控制来对集中变桨距控制器进行设计，以使的风力发电机组的输出功率始终维持在一定的范围内；再通过采用状态反馈控制以及极点配置的方法来设计修正变桨距控制器，来减小风力机叶片上的载荷。然后，通过把各个叶片上的集中变桨距角和修正变桨距角之和来作为叶片的独立变桨距角输入风力机，这样便可以对风力机进行控制。我们在阶跃的风速和随机的风速下对风力发电机进行数字仿真的研究，结果表明独立变桨距控制能够减少风力机叶片上的载荷，从而有助于增加风力机的使用寿命，而且具有非常好的动态性能和静态误差。 状态反馈在风力机发电机的节点位置具有非常好的调节作用，但是如果对系统的动态特性需要非常高的要求时，基于状态反馈的独立变桨距控制系统的设计就难以达到要求。 关键词：变桨距；节距角；发电机
Abstract At present ,variable pitch control with turbine is widespread in the market. This wind turbine uses the wind speed on the axis of the blade as the reference wind speed of wind blade synchronous control. In fact , because of the existing of ground friction,the wind speed if changing with the height and the wind speed in the surface of revolution of the wind blades. With the increasing of the wind turbine capacity,the difference of the blade wind speed with different spin high degree is gradually increasing,making the loads of the blades tend to gradually increase,this problem has seriously affected the wind turbine life. The state feedback control has a good regulating effect in the vicinity of a wind turbine stable point,but if the system is required relatively high of dynamic performance, it is difficult for the independent variable pitch control based on the feedback to achieve the design intention. The amended pitch plus the collective pitch is the independent pitch. Through the simulation of the wind turbine under the step and the random wind ,it follows that the independent variable pitch control of wind power generation system can reduce the loads of blade and extend service life of wind turbine, on condition that the output power is kept stable . Keywords: Variable pitch ；Pitch Angle； generator
基于机器学习的风电机组变桨系统故障预警 摘要：现阶段，社会发展迅速，风电工程的发展也有了突破。风能作为动力源存在数千年之久，在能源短缺和生态环境日益恶化的压力下，风能的开发利用有着巨大的发展潜力，1941年工程师PalmerCPutnam和水轮机制造商Smith一起研制了第一台大型并网型风力发电机，这是最早采用变桨距控制功率的兆瓦级风电机组。基于线性控制方法提出非线性控制方法，可实现风电机组稳定运行，改进数学模型，使性能得到优化。但是在多风况或发生突变情况下，不能达到理想的控制效果。为了克服多风况条件下控制系统的缺点，风力发电机组以模糊控制算法，可根据风速变换进行桨距角调节，实现控制要求，并以此为基础，进行故障识别分析预警等内容。 关键词：机器学习；风电机组变桨系统；故障预警 引言 变桨控制系统是风电机组系统中控制算法比较复杂、设备故障发生频繁的子系统。当风机出现故障并发生停机状况时，数据采集系统和监视控制系统会显示出具体的故障信息，这种具体的故障信息会有多项内容，并且会在风电机组定位故障种类、确认检修方式、及时恢复生产等方面带来很多不利影响。因此，靠非线性状态估计的风电机组变桨控制系统的故障识别功能，能够及时排除风电机组的故障，提升风电机组的稳定性，提高风电机组发电性能。该文主要是基于非线性状态估计技术作为风电机组变桨控制系统的数据挖掘方法，分析风电机组变桨控制系统运行的趋势及故障类型。 1风电机组的常见故障和诊断方法 1.1主控系统常见故障及诊断方法 主控系统是风机的大脑，风机的核心部件。风机运行的逻辑判断和动作均由主控系统控制发出。目前主流的控制系统多为PLC模块化设计，背板总线连接方式。这类电子器件常见故障主要分为模块本身故障和外部故障。模块本身故障表现为数字量或模拟量信号输出显示不正常或输入信号无反应、模块指示灯熄灭等情况。故障处理方式为重新刷新相关程序或进行器件更换。外部故障多在后台监控SCADA系统中以报警形式提醒。借助报警提示和代码描述，快速定位外部器件故障点，达到快速处理故障的目的。但在维护过程中，切记不可忽略甚至屏蔽主控系统报出的与安全相关的故障，将会引起严重的风机安全事故。 1.2齿轮箱常见故障及诊断方法 齿轮箱位于机舱内。这一部件是双馈机组传动链的重要构成部分之一，用于连接主轴和发电机。齿轮箱通常组成结构和受力状况较为复杂，尤其是在不同的运行条件和载荷下工作时，易于产生失效的状况。这一部件常见的故障可分为齿轮故障和轴承故障。其中，常见的齿轮故障有：断齿、齿面疲劳、粘着等；轴承故障有：磨损、点蚀、裂纹、表面剥落等。轴承是齿轮箱的重要部件，如果在运行中出现故障，往往会对齿轮箱造成巨大的破坏。振动监测是当前最为有效且使用最多的检测方法，是衡量齿轮和轴承是否正常运行的主要指标。而在日常维修中，需要对齿轮箱管路、中心孔、端盖、冷却器等进行密封性检查，观察是否存在漏油及损坏情况。定期还要打开齿轮箱观察孔或使用内窥镜，检查喷油管流速及喷油量是否变小、检查排气管开裂及弯折情况、定期效验传感器及振动测试，同时齿轮箱弹性支承也是重点检查的地方。和主控、变桨、变流器等电器设备的不同，齿轮箱、电机等机械部件的日常维护和保养更为重要。
PLC的风电机组变桨距系统 在风力发电系统中，变桨距控制技术关系到风力发电机组的安全可靠运行，影响风力机的使用寿命，通过控制桨距角使输出功率平稳、减小转矩振荡、减小机舱振荡，不但优化了输出功率，而且有效的降低的噪音，稳定发电机的输出功率，改善桨叶和整机的受力状况。变桨距风力发电机比定桨距风力发电机具有更好的风能捕捉特性，现代的大型风力发电机大多采用变桨距控制。本文针对国外某知名风电公司液压变桨距风力机，采用可编程控制器(PLC)作为风力发电机的变桨距控制器。这种变桨控制器具有控制方式灵活，编程简单，抗干扰能力强等特点。本文介绍了液压变桨距系统的工作原理，设计了变桨控制器的软件系统。最后在国外某知名风电公司风力发电机组上做了实验，验证了将该变桨距控制器可以在变桨距风力机上安全、稳定运行的。 随着风电技术的不断成熟与发展，变桨距风力发电机的优越性显得更加突出：既能提高风力机运行的可靠性，又能保证高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线。采用变桨距机构的风力机可使叶轮重量减轻，使整机的受力状况大为改善，使风电机组有可能在不同风速下始终保持最佳转换效率，使输出功率最大，从而提高系统性能。随着风电机组功率等级的增加，采用变桨距技术已是大势所趋。目前变桨执行机构主要有两种：液压变桨距和电动变桨距，按其控制方式可分为统一变桨和独立变桨两种。在统一变桨基础上发展起来的独立变桨距技术，每支叶片根据自己的控制规律独立地变化桨距角，可以有效解决桨叶和塔架等部件的载荷不均匀问题，具有结构紧凑简单、易于施加各种控制、可靠性高等优势，越来越受到国际风电市场的欢迎。 在变桨距系统中需要具有高可靠性的控制器，本文中采用了OMRON公司的CJ1M 系列可编程控制器作为变桨距系统的控制器，并设计了PLC软件程序，在国外某知名风电公司风力发电机组上作了实验。 变桨距风力机及其控制方式 变桨距调速是现代风力发电机主要的调速方式之一，如图1所示为变桨距风力发电机的简图。调速装置通过增大桨距角的方式减小由于风速增大使叶轮转速加快的趋势。当风速增大时，变桨距液压缸动作，推动叶片向桨距角增大的方向转动使叶片吸收的风能减少，维持风轮运转在额定转速范围内。当风速减小时，实行相反操作，实现风轮吸收的功率能基本保持恒定。液压控制系统具有传动力矩大、重量轻、刚度大、定位精确、液压执行机构动态响应速度快等优点，能够保证更加快速、准确地把叶片调节至预定节距。目前国内生产和运行的大型风力发电机的变距装置大多采用液压系统作为动力系统。