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兆瓦级风电机组变桨系统的设计与实现武汉数字工程研究所、湖北宜昌供电局的研究人员李晓斌、李国成，在2015年第1期《电气技术》杂志上撰文，详细分析了变桨距系统的设计原理和组成，并在此基础上以非线性PID算法为控制核心,以Profibus总线和CAN总线作为通讯, 以超级电容作为后备电源，设计了兆瓦级风电机组变桨距系统，对变桨系统软件开发所涉及的运行模式划分为五类，并将研究结果应用于国内某风场，结果表明该系统满足风电机组对变桨系统位置和精度控制的要求。
1概述风力发电作为一种成熟的新型清洁能源，已经更多地被实际电网所吸纳。
但由于风能具有动态和不确定性，因此要求风力发电机组对所获取的风能进行实时控制，风电变桨距系统用来对风能进行控制，如何设计快速响应、高效可靠的变桨距系统就成为整机设计和运行的关键所在。
为了保障风力发电机组运行的安全，风电机组必须对获取的风能进行控制，传统定桨距风机是通过设计变桨叶片的失速特性来控制风机对风能的获取。
随着风机向大型化方向发展，现场总线控制技术、交直流电机数字控制技术的发展，风电机组风能获取控制已逐步转向为变桨距，即由过去的定桨失速控制转为变桨变速控制，变桨距控制技术已经成为大型风电机组控制的主流技术。
2风电变桨距系统原理（略）3变桨系统总体组成（略）变桨距系统载荷具有一定的不稳定特性。
系统要求变桨距角度改变响应快，变桨距静态起动力矩大，并要求能承受可能在运行过程中呈现的突发载荷。
一般变桨距系统由变桨电机、减速箱、变桨控制器、变桨驱动器、备用电源以及辅助接近开关，限位开关等组成。
根据上述要求，本文所设计的变桨系统采用三桨叶独立控制方式，如图2所示。
变桨电机的末端安装绝对值编码器,变桨系统每个叶片设置2度和88度的接近开关，91度和96度的限位开关。
主控安全链和变桨轮毂安全链之间具有硬接口连接，主控安全链通过1对24VDC信号与变桨轮毂安全链连接，一旦主控安全链失电，就会通过24VDC信号缺失告知每个变桨距柜主控安全链故障。
基于典型叶片负载的兆瓦级风电机组电动变桨距测试系统摘要：文中在分析兆瓦级风力发电机组电动变桨距系统的基础上，搭建了电动变桨距系统模拟加载测试平台的设计、提出了基于典型叶片负载的电动变桨距测试方法，该测试方法的提出以及测试平台的建设为兆瓦级风电机组电动变桨距系统的性能和可靠性提供了一个更为精确、有效的测试途径。
关键词：典型叶片负载；兆瓦级；风电机组；电动变桨距；测试1、引言变速恒频风力发电机组的风轮转速随风速的变化而变化，可更加有效地利用风能，其优点已得到风力机生产厂家和研究机构的普遍认可，成为目前的主流机型。
变桨距系统作为大型风电机组控制系统的核心部件之一，可有效保证风电机组在额定风速以上安全、稳定、高效地运行。
定桨距风力发电机具有如下几个缺点:一是风力机转速不能随风速而变，从而降低了对风能的利用率;二是当风速突变时，巨大的风能变化将通过风轮传递给主轴、齿轮箱等部件，在其上产生很大的负载波动冲击;三是并网时可能产生较大的电流冲击。
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。
近年来，变桨距系统已越来越多地应用于大型风电机组中。
稳定、可靠的变桨距控制已成为当前大型风电机组控制技术研究的热点和难点之一。
国外研制的大型风电机组已成功地将各种智能控制技术应用到变桨距系统中，且技术日趋成熟。
本文分析了风力发电机组电动变桨距系统的结构和特点，重点分析了电动变桨距系统地面测试平台的构建，并设计了变桨电机与三相永磁同步电机(PMSM)同轴对接的电动变桨距系统测试平台、提出了基于典型叶片负载的电动变桨距测试方法。
兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计的开题报告一、选题背景与意义随着风能开发利用的不断推广，风力发电已经成为可再生能源中最为成熟的领域之一。
而直驱永磁发电机组由于结构简单、转动稳定、效率高等优点，逐渐成为了风力发电机组的主流形式。
其中，变桨距控制系统是直接影响风力发电机组效率和发电能力的重要组成部分。
本选题旨在探索兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计，以提高风力发电的发电能力和稳定性，进一步推广可再生能源的应用。
二、选题内容本课题主要内容是兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统的设计。
具体研究内容包括：1. 直驱永磁风力发电机组的基本原理和结构特点；2. 变桨距控制系统的基本原理和设计思路；3. 针对现有变桨距控制系统的不足，设计一种适合兆瓦级直驱永磁风力发电机组的变桨距控制系统，以提高风力发电的发电能力和稳定性。
三、研究方法和步骤本选题采用综合研究方法，包括文献研究、理论分析和实验验证等；具体研究步骤：1. 文献调研和资料收集，了解直驱永磁风力发电机组和变桨距控制系统的基本知识；2. 分析现有变桨距控制系统的不足，确定设计目标和设计思路；3. 设计兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统的整体方案，并进行仿真验证；4. 搭建实验平台，进行实验验证和系统优化。
四、预期成果通过对兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统的研究和设计，预计能够得到以下成果：1. 完整的兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计方案；2. 实验验证数据，包括发电能力和稳定性的提升比较分析；3. 相关技术问题的解决和优化建议。
五、可行性分析本选题的可行性主要源于：1. 新能源发电技术的快速发展，对直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统的设计提出了更高的要求；2. 目前该领域研究成果有限，本研究充分考虑到了国内外发展情况，具有较强的前瞻性和可行性；3. 研究团队成员具有相关领域的专业知识和实践经验，具有完成该课题的能力和条件。
兆瓦级风电机组变桨距控制系统设计作者：赵旭熊盾来源：《中国科技博览》2013年第30期摘要：作为限制出力和制动速度的决定性系统，变桨系统的安全可靠性十分重要，目前我国风电机组的变桨距控制系统主要依靠引进。
本文主要介绍风电机组变桨距控制系统控制策略，以及变桨距控制系统设计，希望能为同仁提供帮助。
关键词：风电机组、变桨距、控制系统、设计中图分类号：TH165+.4文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0004-01文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0004-01电动桨叶调节已成为现代风电机组的标准特征，与固定角度系统相比具有显著优势。
变桨距控制系统可实现风电机组在整个运行范围内运行角度和输出功率的优化控制。
作为限制出力和制动速度的决定性系统，变桨系统的安全可靠性十分重要。
1、兆瓦级风电机组的变桨距控制策略直驱式风电机组采用的主控制策略是：低于额定风速时，跟踪Cpmax曲线，以获得最大能量；低于额定风速且发电机转速达到额定值或者小于切出风速且高于额定风速时，跟踪Pmax曲线，并保持输出稳定；高于切出风速时，停机保证机组安全，避免灾难发生。
变桨距控制技术简单来说，就是通过调节桨叶的桨距角，改变气流对桨叶的攻角，进而控制轮捕获的气动转矩和气动功率。
变桨过程分为启动过程、欠功率状态、恒功率状态及停机过程。
启动过程，变桨系统调节轮毂叶片获得比较大的气动扭矩，来使叶轮克服驱动系统的空载阻力矩；当风力较弱时，提供整个宽度给空气流，而随着风速增加，在额定风速后，叶片入射角可减小，限制功率输出，使功率平稳，保护机械和电路系统，同时可以降低载荷；停机过程，提供很大的气动阻力，使叶轮的转速快速降低，避免机械刹车造成的惯性力太大而造成的伤害。
2、变桨系统总体设计目前，兆瓦级风电机组普遍采用独立变桨距的三桨叶结构。
变桨系统一般包括控制器、伺服驱动器、变桨距伺服电机、传感器、减速箱、不间断电源（UPS）和齿盘等。
概述MW级风机液压变桨距控制技术引言2009年，我国提出建设坚强智能电网的战略规划，在建设智能电网的背景下，风力发电作为优质新能源得到了迅猛的发展，MW级风机是目前陆地风电场的主流机型，随着电网规模的不断扩大，风电机组也向着大型化和规模化发展，对MW级风机液压变桨距控制技术的研究成为热点。
一、MW级风机的变桨距技术分析1.1MW级风机的运行特性风能是一种清洁的可再生能源，也是目前最有发展前景的新能源。
伴随世界能源需求持续增长，大量的陆地和海上风电场投入使用，风力发电机组的风轮直径不断增大，受到风剪切、塔影效应、湍流等因素的影响也不断增大，运行时的不平衡受力荷载也随之增加，同时，机组在运行时，如果进行改变桨距、风机刹车、偏航、脱网等控制时，也会引起相应位置的负载变化，从而带来整个风电机组的受力变化。
基于此，风力发电机组的控制技术也不断革新，从传统的定桨距控制发展到变桨距控制，以更好的降低风力发电机组的不平衡受力载荷，提升对风能量的利用率，以适应电网发展的需求。
1.2MW级风机的控制方式变桨距控制和定桨距控制是风力机功率的两种主要控制方式，变桨距控制是指风机的叶片绕着安装轴旋转，风机的桨距角不断变化来获得最佳的气动特性，从而改善浆叶和风机的受力状况。
由于变桨距控制具有良好的起动和制动性能，因此对风能的利用系统较高，当功率达到额定功率点以上时，风机具有平稳的输出功率。
基于此，目前大型的MW级风机多采用变桨距控制方式。
根据风机变桨距原理不同，又可以将风电机组变桨方式分为液压变桨（如丹麦的VESTAS）和电动变桨（如美国GE）两种。
其中，液压变桨是通过液体压力来驱动执行机构进行变桨控制，电动变桨是通过伺服电机驱动齿轮来进行变桨控制。
对于MW级风机来说，由于其叶片的长度、质量、体积都相对较大，因此变桨时所需要的力矩也随之变大，与电动变桨相比，液压系统能够提供较大力矩，因此，目前大型的MW级风机的同步变桨距伺服系统中，较多的采用了液压变桨方式。
第11卷第2期 2008年6月上海电机学院学报J OU RNAL OF SHAN GHA I DIANJ I UN IV ERSIT YVol.11No.2 J un.2008 收稿日期:2008205205基金项目:上海市科委科研计划项目资助(06DZ22915)作者简介:张青雷(1973-),男,博士后,高级工程师,上海电气科技带头人,专业方向为数字化设计与制造,E 2mail :qingleizhang @文章编号 167122730(2008)022*******兆瓦级风力发电机组变桨机构建模和仿真张青雷, 郭井宽(上海电气集团股份有限公司中央研究院数字化设计研究室,上海200070) 摘 要:针对兆瓦级风力发电机组的变桨系统,在SolidWorks 和Adams 中建立变桨系统的机械系统模型,并在Matlab 中建立控制系统模型,通过Adams/Control 接口将二者连接起来,实现风力驱动下的变桨运动在软件系统环境下的交互仿真,通过对变桨过程研究,为大型风力机及其控制系统的研制开发与国产化提供指导。
关键词:风力发电机组;变桨机构;建模;仿真 中图分类号:TM 315;TP 391.9 文献标识码:AModeling and Simulation of the Variable PropellerPitch System in MW Wind 2Mill GeneratorsZ H A N G Qi nglei , GUO J i ngk uan(Digital Design Research Office ,Shanghai Elect ric Group Co.,Lt d.Central Academe ,Shanghai 200070,China ) Abstract :Based o n t he variable propeller pitch system of MW wind 2mill generators ,t he paper es 2tablished a whole mechanism model of t he variable p ropeller pitch system wit h SolidWorks and Ad 2ams ,and built t he cont rol system model wit h Matlab.The two models are assembled by t he interface of Adams Co nt rol to realize interactive co 2simulation under t he wind driving force condition.Simula 2ting t he p rocess of pitch will offer help s on design large scale wind t urbine and cont rol system. Key words :wind t urbine generators ;pitch mechanism ;modeling ;simulation 风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源因其使用便捷,可再生、成本低、无污染等特点,在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展,且发展潜力巨大。
兆瓦级风电机组电动变桨距控制系统的研究与实现韩已壮发布时间：2021-10-25T06:26:59.129Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第12期作者：韩已壮[导读] ：现阶段，伴随着全球资源面临着严重短缺的现状，传统资源的开发与利用须额外重视，同时将目光放眼于新型清洁能源，如风能、太阳能等。
风力发电技术为代表的新一代清洁能源，在当前风电并网技术与风电机组控制技术的完善下得到进一步的优化设计，其电动变桨距控制系统担负着兆瓦级别的风电机组体系，其控制效果还需作出研究。
故此，本文依据风电机组电动变桨距控制系统的电气设计为入手点，着重结合模糊控制理论建立系统模型，以仿真的方式探究电气理论设计方案的可行性，为优化电动变桨距控制系统奠定基础。
韩已壮甘肃龙源风力发电有限公司甘肃玉门 735200摘要：现阶段，伴随着全球资源面临着严重短缺的现状，传统资源的开发与利用须额外重视，同时将目光放眼于新型清洁能源，如风能、太阳能等。
风力发电技术为代表的新一代清洁能源，在当前风电并网技术与风电机组控制技术的完善下得到进一步的优化设计，其电动变桨距控制系统担负着兆瓦级别的风电机组体系，其控制效果还需作出研究。
故此，本文依据风电机组电动变桨距控制系统的电气设计为入手点，着重结合模糊控制理论建立系统模型，以仿真的方式探究电气理论设计方案的可行性，为优化电动变桨距控制系统奠定基础。
关键词：兆瓦级；风电机组；电动变桨距控制系统；模糊控制众所周知，能源作为一个国家发展强盛的核心范畴之一，同样也是一个国家综合国力的体现。
据调查显示，近年来，化石资源日渐枯竭，环境污染问题也是愈演愈烈，而以风能为代表的新一代绿色能源，逐渐走进大众视野并受到广泛关注。
当前，人们已经取得将风能转换成电能，利用大型输电机构进行电力传输。
但因风能存在间歇性与不稳定性的因素，导致输出功率不稳定。
鉴于此，可从电动变桨距控制系统上着手，探究该控制系统面临的技术问题，并作出细致的电气优化设计。
