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变桨系统8.1 变桨系统原理整个系统结构如上图所示，包括三个相对独立的变桨轴箱，分别编号为轴箱 A 、轴箱 B 和轴箱 C ，以及与各轴箱连接的伺服电机、位置传感器和限位开关。
每个轴箱单独控制一个桨叶，轴箱与轴箱、轴箱与电机之间通过电缆连接。
电机通过减速箱连接至桨叶法兰齿轮。
电机减速齿轮和法兰齿轮装置为轮毂部件。
系统外部进线经滑环接入系统，其进线有3*400V+N+PE 三相供电电源回路，PROFIBUS-DP通讯回路，其次还有安全链回路。
如图 1 所示。
以上三路由机舱柜引出连接至 A 柜，再由 A 柜连接至 B 柜，B 柜到 C 柜。
三相电源在送入下一轴箱前倒换了相位，以避免各轴箱加热器、电机风扇等单相负载均使用同一相供电而造成三相电源不平衡。
三个轴箱内部布置基本相同，布置详见安装说明，其右侧 A 区安装电容2C1 、2C2、2C3、2C4，四个电容串联接线，以及安装有进线开关1Q1 、 1F2，接线端子 1X1 、 1X2，转换开关6S1、 6S2。
左侧底部 B 区安装电源管理模块 1G1 ，交流伺服驱动器2U1，以及加热器 1E1 。
考虑到 B 区散热需求，功率器件均安装于散热板上。
C 区为控制板， C 板一侧装有合页，作夹层设计安装于 B 区上方， C 板安装有控制PLC，24V 电源 2T1 、2T2，温度控制开关 1S1 ，接线端子排2X1 、 4X1，继电器组以及控制空开2F2 、 2F3、2F4、1F4、1F5。
轴箱背面为外部接线插头，其连接都经过过压保护端子4X1 。
轴箱正面装有系统总开关和模式转换开关。
桨叶的位置由电机内置的光电编码器送出信号至PLC 运算获得。
为了校准和监视桨叶位置，桨叶上装有两只接近开关，一只负责3°~5°桨叶位置监视与校准，另外一只负责90°桨叶位置监视与校准。
正常情况下，桨叶运行区间为0°到 89°。
风电机组轮毂及变桨系统规程1 简介轮毂与变桨系统的作用就是将风能转换成旋转的机械能，并依据风速大小实现三个叶片独立变桨，确保风力发电机组在宽广的风速范围内都具有较高的风能利用率。
变桨系统的中控箱和轴控箱对变桨电机进行联合控制，使风轮转速保证届时风速下的最大功率输出；当风速超过额定风速时，变桨系统调整叶片角度，使风轮转速恒定在一个数值上，这样就减少了转速变化对风机零部件及电网的冲击。
除控制功率输出，变桨系统还是风机最重要的主制动系统。
三个叶片都可独立变桨并带有备用电池电源。
理论上三个叶片中的一个转动到顺桨位置，就可以实现制动，与高速轴制动器共同作用可以安全地使风机停转。
中央控制箱负责协调三个变桨驱动箱同步工作，并使用控制电缆、通讯电缆通过滑环与机舱控制柜进行动力和通讯传输。
2 构成示意图3 注意事项首次维护应在风机动态调试完毕且正常运行7——10天后进行；以后每6个月进行一次。
轮毂与变桨系统的维护和检修工作，必须由明阳风电公司技术人员或接受过明阳风电公司培训并得到认可的人员完成。
在进行维护和检修工作时，必须严格执行《轮毂与变桨系统检修卡》上的每项内容，认真填写检修记录。
在进行维护和检修前必须：阅读《MY1.5s安全手册》，所有操作必须严格遵守《MY1.5s安全手册》。
如果环境温度低于-20 ℃，不得进行维护和检修工作。
如果超过下述的任何一个限定，必须立即停止工作：a) 叶片位于工作位置和顺桨位置之间的任何位置5-分钟平均值(平均风速) ＞10 m/s5-秒平均值 (阵风速度) ＞19 m/sb) 叶片顺桨,主轴锁定装置已经启动并已可靠锁定风轮：5-分钟平均值(平均风速) ＞18 m/s5-秒平均值 (阵风速度) ＞27 m/s重要提示：对风轮进行任何维护和检修，必须首先使风机停转，高速轴制动器处于制动状态并用主轴锁定装置锁定风轮后方可进入轮毂内部。
如特殊情况，需在风机处于工作状态或变桨机构处于转动状态下进行维护和检修时（如检查齿轮副啮合、电机噪音、振动等状态时），必须确保有人守在紧急开关旁，可随时按下开关，使系统停机。
华锐风电科技有限公司风力发电机组培训教材变桨部分1、变桨控制系统简介变桨控制系统包括三个主要部件,驱动装置－电机,齿轮箱与变桨轴承。
从额定功率起,通过控制系统将叶片以精细的变桨角度向顺桨方向转动,实现风机的功率控制。
如果一个驱动器发生故障,另两个驱动器可以安全地使风机停机。
变桨控制系统就是通过改变叶片迎角,实现功率变化来进行调节的。
通过在叶片与轮毂之间安装的变桨驱动电机带动回转轴承转动从而改变叶片迎角,由此控制叶片的升力,以达到控制作用在风轮叶片上的扭矩与功率的目的。
在90度迎角时就是叶片的工作位置。
在风力发电机组正常运行时,叶片向小迎角方向变化而达到限制功率。
一般变桨角度范围为0～86度。
采用变桨矩调节,风机的启动性好、刹车机构简单,叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降、额定点以前的功率输出饱满、额定点以的输出功率平滑、风轮叶根承受的动、静载荷小。
变桨系统作为基本制动系统,可以在额定功率范围内对风机速度进行控制。
变桨控制系统有四个主要任务:1、通过调整叶片角把风机的电力速度控制在规定风速之上的一个恒定速度。
2、当安全链被打开时,使用转子作为空气动力制动装置把叶子转回到羽状位置(安全运行)。
3、调整叶片角以规定的最低风速从风中获得适当的电力。
4、通过衰减风转交互作用引起的震动使风机上的机械载荷极小化。
2、变桨轴承2、1安装位置变桨轴承安装在轮毂上,通过外圈螺栓把紧。
其内齿圈与变桨驱动装置啮合运动,并与叶片联接2、2工作原理当风向发生变化时,通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动从而改变叶片对风向地迎角,使叶片保持最佳的迎风状态,由此控制叶片的升力,以达到控制作用在叶片上的扭矩与功率的目的。
2、3变桨轴承的剖面图从剖面图可以瞧出,变桨轴承采用深沟球轴承深沟球轴承主要承受纯径向载荷,也可承受轴向载荷。
承受纯径向载荷时,接触角为零。
位置1:变桨轴承外圈螺栓孔,与轮毂联接。
位置2:变桨轴承内圈螺栓孔,与叶片联接。
位置3:S标记,轴承淬硬轨迹的始末点,此区轴承承受力较弱,要避免进入工作区。
变桨工作原理标题：变桨工作原理引言概述：变桨技术是风力发电机组中的一个重要组成部分，其工作原理直接影响着风力发电机组的发电效率和稳定性。
本文将详细介绍变桨工作原理的相关内容，以帮助读者更好地理解风力发电技术。
一、变桨的基本原理1.1 变桨的作用变桨是风力发电机组中用来调节叶片角度的装置，通过调整叶片角度来控制叶片的承受风力大小，从而实现风力发电机组的转速控制。
1.2 变桨的结构变桨通常由电机、传动系统和叶片角度传感器等部件组成，电机通过传动系统控制叶片的角度，叶片角度传感器用于监测叶片的角度变化。
1.3 变桨的工作原理当风力发电机组受到风力作用时，叶片会受到风力的推动而旋转，变桨系统通过传感器感知叶片的角度并根据风速和转速的变化来调整叶片的角度，以使风力发电机组始终处于最佳工作状态。
二、变桨的控制策略2.1 常规控制策略常规的变桨控制策略包括固定角度控制、比例积分微分（PID）控制和最大功率跟踪控制等，这些控制策略可以根据风速和转速的变化来调整叶片的角度，以实现最佳的发电效率。
2.2 高级控制策略高级的变桨控制策略包括模糊逻辑控制、神经网络控制和模型预测控制等，这些控制策略可以更精确地调节叶片的角度，以适应复杂的风场环境和实现更高的发电效率。
2.3 多变桨协同控制多变桨协同控制是一种新型的控制策略，通过协调多个变桨系统的工作，实现更高效的发电效率和更稳定的运行状态，是未来风力发电技术的发展方向之一。
三、变桨的安全保护3.1 风速限制保护风力发电机组在遇到极端风速时需要启动风速限制保护，通过调整叶片的角度来减小叶片受风力的作用，以保护风力发电机组的安全运行。
3.2 过载保护风力发电机组在运行过程中可能会遇到过载情况，变桨系统需要及时调整叶片的角度来减小叶片受力，以避免发电机组的损坏。
3.3 系统故障保护变桨系统需要具备系统故障保护功能，一旦发现系统故障需要及时停机维修，以保证风力发电机组的安全运行。
风机变桨系统轮毂与变桨系统的作用是将叶片旋转产生的机械能传递给传动系统，并根据风速大小可以实现三个桨叶独立变桨，确保风机可以在很广风速范围内有很高的风能利用率，风速小于额定风速时，叶片处于0°，风能利用率最高，风速大于额定风速时，叶轮变桨，保持额定转速。
主要组成零部件有：轮毂、变桨轴承、变桨齿轮箱、叶片锁定装置、指针、撞块以及变桨控制系统等。
轮毂是风力发电机组的重要零件之一，用来安装变桨轴承、变桨控制系统，连接叶轮并传递机械能。
轮毂系统里机械零部件要做好表面防腐维护工作，避免因生锈腐蚀使零件失效。
轮毂系统里面的连接螺栓要按照要求预紧，以避免轮毂运行时螺栓和零部件掉落。
变桨轴承内圈安装连接叶片，通过变桨控制系统驱动变桨轴承内圈转动，使叶片变桨。
其外圈固定在轮毂上不动，外圈上面有油嘴，集中润滑系统通过油管将油脂注入轴承滚道。
指针安装在变桨轴承外圈上，指向轮毂缺口位置，此缺口为变桨角度的零位标志。
撞块安装在变桨轴承内圈上，有两个限位开关，第一个是91°限位，第二个是100°限位。
当叶片正常顺桨是91°，刚好撞到第一个限位点，为了防止第一个失效，我们增加了第二个限位点，提高系统的安全性。
叶片锁定装置用来固定变桨轴承内圈的手动机械锁紧装置，从而使得叶片相对轮毂固定不动。
变桨减速器是将变桨电机高速转动变成低速转动传递给变桨轴承，实现叶片变桨。
变桨控制系统安装在轮毂内，MY1.5MW系列风机能实现三个叶片独自的变桨动作。
变桨控制系统有备用锂电池，以确保当电网掉电或控制单元故障时变桨系统的正常运作。
中央控制箱和轴控箱对变桨电机进行联合控制。
当风速变化，变桨控制系统调节叶片角度，使风轮转速恒定在一个数值上，这样减少了转速变化对风机零部件及电网的冲击。
除控制功率输出，变桨系统还是风机最重要的制动系统。
目录摘要： (1)一、变桨系统论述 (1)（一）变桨距机构 (1)（二）电动变桨距系统 (2)1. 机械部分 (3)2. 气动制动 (4)二、变桨系统 (4)（一）变桨系统的作用 (4)1. 功率调节作用 (4)2. 气动刹车作用 (4)（二）变桨系统在轮毂内的拓扑结构与接线图 (6)三、变桨传感部分 (8)（一）旋转编码器 (8)（二）接近开关 (9)四、变桨距角的调节 (10)（一）变桨距部分 (10)（二）伺服驱动部分 (11)总结 (13)参考文献： (13)致谢 (14)风力发电机组変桨系统分析摘要：风能是一种清洁而安全的能源,在自然界中可以不断生成并有规律得到补充,所以风能资源的特点十分明显,其开发利用的潜力巨大。
本文对大型的兆瓦级风力发电机变桨系统做简单的介绍。
变速恒频技术于20世纪90年代开始兴起，其中较为成功的有丹麦VESTAS的V39/V42-600KW机组和美国的Zand的Z-40-600KW机组。
变速恒频风力发电机组风轮转速随着风速的变化而变化，可以更有效地利用风能，并且通过变速恒频技术可得到恒定频率的电能。
变速恒频机组的显著优点已得到风力机生产厂和研究机构的普遍承认，将成为未来的主流机型。
但变速恒频风力机组仅通过电机自身调节要达到减小风速波动冲击的目的是很困难的，因为自然界中风速瞬息万变，特别是在额定风速以上工况，风力机有可能受到很大的静态或动态冲击。
但是变桨风机不会产生此类情况，变桨距是指大型风力发电机安装在轮毂上的叶片借助控制技术和动力系统改变桨距角的大小从而改变叶片气动特性，使桨叶和整机的受力状况大为改善。
近年来，电动变桨距系统越来越多的应用到风力发电机组当中，直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。
因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速，在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。
变桨系统一、系统构成变桨控制系统采用三套直流电机伺服控制系统分别对每个桨叶的桨角进行控制，桨距角的变化速度一般不超过每秒，桨叶控制范围0°-90°每个桨叶分别采用一个带转角反馈的伺服电机进行单独调节，电机转角反馈采用光电编码器，安装在电动机轴上，采集电机转动角度，由伺服驱动系统实现转速速度闭环控制和变桨控制器实现的转角位置闭环控制。
伺服电机连接减速箱，通过主动齿轮与桨叶轮毂内齿圈相连，带动桨叶进行转动，实现对桨叶节距角的直接控制。
在轮毂内齿圈的安装第二个转角传感器，直接检测内齿圈转动的角度，即桨距角变化，该传感器作为冗余控制的参考值。
当电机输出轴、联轴器或转角传感器出现故障时，会出现两个转角传感器所测数据不一致的现象，控制器即可据此判断此类故障。
在轮毂内齿圈边上还装有两个接近开关，起限位作用。
变桨距控制系统的供电来自主控制室向上提供的三相400V(带零线)的交流电源，该电源通过滑环引入轮毂中的变桨系统，机舱内部智能充电器将交流电整流成直流电经蓄电池后向逆变单元和备用电源供电。
如果交流供电系统出现故障，需要一套备用电源系统向伺服控制器供电，在一段设定的允许时间内将桨叶调节为顺桨位置。
备用电源主要由基于铅酸蓄电池的储能机构和充放电管理模块构成，充放电管理模块向储能机构供电，并实现充放电过程的控制管理均采用直流永磁伺服电机实现桨叶驱动。
直流电机伺服控制器硬就件分为控制电路和功率逆变电路两大部分。
传统伺服控制采用从内到外依次为电流、速度、位置三闭环的控制结构。
采用蓄电池实现储能。
使用专用充电装置对蓄电池的充放电进行管理，在不同的温度情况下实现对温度补偿功能。
在充电初期实现大电流快速充电，充电时间短。
随着的电流的下降进入恒压充电状态，当充电器检测到充电电流足够小的时候，进入涓流充电，其到对电池的保护作用。
二、变桨系统的保护种类位置反馈故障保护：为了验证冗余编码器的可利用性及测量精度，将每个叶片配置的两个ENCODER采集到的桨距角信号进行实时比较，冗余编码器完好的条件是两者之间角度偏差小于2°；所有叶片在91°与95°位置各安装一个限位开关，在0°方向均不安装限位开关，叶片当前桨距角是否小于0°，由两个ENCODER传感器测量结果经过换算确定。
一、变桨系统的机械结构控制系统二、变桨距控制的目：使叶片的攻角在一定范围（0度---90度）变化，以便调节输出使叶片的攻角在定范围（0度90度）变化以便调节输出功率，避免了定桨距机组在确定攻角后，有可能夏季发电低，而冬季又超发的问题。
在低风速段，功率得到优化，能更好的而冬季又超发的问题在低风速段功率得到优化能更好的将风能转化电能。
变桨机组的控制策略为：额定风速以下通过控制发电机的转速使其跟踪风速，这样可以a额定风速以下通过控制发电机的转速使其跟踪风速，这样可以跟踪最优Cp；b额定风速以上通过扭矩控制器及变桨控制器共同作用，使得功率、扭矩相对平稳；功率曲线较好。
额定风速以下阶段：要实现的主要目标就是让叶轮尽可能多的吸收风能。
Cp越大,吸收的风能越多。
由于额定风速以下风速较小，因此，此时没有必要变桨，只需要此时将叶片角度设因此此时没有必要变桨只需要此时将叶片角度设置为规定的最小桨矩角。
额定风速以上阶段：变速控制器（扭矩控制器）和变桨控制器同时发挥作用。
通过变速控制器即控制发电从而恒定功率通过变桨调整发电机的扭矩使其恒定,从而恒定功率。
通过变桨调整发电机的转速,使得其始终跟踪转速设置点。
下图为不同最小桨矩角对应的Cp及λ曲线图相同容量的定桨距和变桨距机组功率曲线的对比变桨电机•类型：IM3001(3相笼型转子异变桨电机采用交流异步电机，变桨速率由变桨电机转速调节（通过逆变器改变供电的频率来控制电机的转速）相比采用直流电机调速的步电机)•额定功率：4.5kW ，1500rpm ，S2 60min控制电机的转速）。
相比采用直流电机调速的变桨控制系统，在保证调速性能的前提下，避免了直流电机存在碳刷容易磨损，维护工作量大成本增加的缺点•最大转矩：75Nm•制动转矩：100Nm额定电压大、成本增加的缺点。
•额定电压：29V•额定电流：125A•额定功率因数：0.89•绝缘等级：F•转动惯量：0.0148kgm2•防护等级：IP54变桨减速器定期检查变桨减速器的油位在窗应在油窗的1/2处，如果不够则需要添加，则需要添加需加油的变桨减速器的叶尖应朝下,应在油温低于40Ԩ时进行进行。
描述风电场运行对风电机组变桨系统的基本技术要求
风电场运行对风电机组变桨系统的基本技术要求包括以下几点：
1. 高效性能：风电机组变桨系统需要具备高效的动力传输能力，能够迅速响应风力变化和风向变化，实现风电机组的最佳功率输出。
2. 稳定性和可靠性：变桨系统需要具备稳定的运行性能，能够在各种恶劣的气候条件下正常运行，并能够抵御风力冲击和振动等外部干扰因素。
3. 精准控制：变桨系统需要具备精准的控制能力，能够根据风力的变化实时调节桨叶角度，实现对风电机组的精确控制。
4. 快速响应：变桨系统需要具备快速响应能力，能够在风力变化时迅速调整桨叶角度，使风电机组能够保持稳定的输出功率。
5. 安全性：变桨系统需要具备良好的安全性能，能够实现自动保护和故障检测，及时停止运行并避免危险情况的发生。
总之，风电场运行对风电机组变桨系统要求能够快速、稳定、高效地响应风力变化，并能够精确控制风电机组的功率输出，以提高风电场的发电效率和安全稳定运行。
风电变桨系统标准
1.通用要求
风电变桨系统应满足以下通用要求：
1.1.系统应符合国家相关标准和规范，并经过权威机构的认证。
1.2.系统应具有高可靠性，能够保证长期稳定运行。
1.3.系统应具有高效率，能够最大限度地利用风能资源。
1.4.系统应具有良好的可维护性，便于日常维护和检修。
1.5.系统应具有高安全性，能够保证人员和设备安全。
2.性能要求
风电变桨系统应满足以下性能要求：
2.1.系统应具有宽广的调速范围，能够适应不同风速条件下的变桨控制。
2.2.系统应具有快速响应能力，能够及时调整桨叶角度以适应风速变化。
2.3.系统应具有高精度控制能力，能够保证桨叶角度的准确性和稳定性。
2.4.系统应具有智能控制功能，能够根据风速、转速等参数自动调整桨叶角度。
3.安全性要求
风电变桨系统应满足以下安全性要求：
3.1.系统应具有完善的安全保护措施，包括过载保护、欠载保护、过速保护、低速保护等。
3.2.系统应具有故障报警功能，能够及时发现并提示故障类型和位置。
3.3.系统应具有可靠的电气隔离措施，防止不同电气回路之间的相互干扰。
3.4.系统应具有安全防护装置，能够防止意外人员接近桨叶旋转区域。
4.环境适应性要求
风电变桨系统应满足以下环境适应性要求：
4.1.系统应能够在恶劣的环境条件下稳定运行，如高温、低温、强风、沙尘暴等。
4.2.系统应具有良好的防雷击和抗电磁干扰能力。
4.3.系统应适应不同的电网条件，如电压波动、频率变化等。
变桨国标
本文介绍的是变桨国标的相关内容。
变桨，是指风力发电机组在不同风场工作时，根据风速的变化来调整桨叶角度，以提高发电效率。
变桨国标是规定了风力发电机组在变桨方面的技术要求和测试方法的标准。
根据国家相关部门的规定，风力发电机组需要符合变桨国标才能投入使用。
这些国标主要包括以下几方面内容：
1. 桨叶角度调整范围：变桨国标规定了风力发电机组桨叶角度调整的范围。
这个范围取决于不同的风速和风力机组的型号。
2. 变桨响应速度：国标要求风力发电机组在风速变化时，能够快速准确地调整桨叶角度。
这种变桨响应速度需要在特定的测试条件下进行评估和确认。
3. 控制系统要求：国标规定了风力发电机组的变桨控制系统需要具备可靠性和稳定性。
这些要求包括对控制器、传感器和执行器等设备的性能指标和测试方法的规定。
4. 变桨测试方法：国标还规定了风力发电机组变桨性能的测试方法。
这些测试方法包括对变桨响应时间、角度精度、控制系统性能等方面进行测试。
变桨国标的制定对于提高风力发电机组的发电效率和运行稳定性非常重要。
通过遵守这些标准，可以确保风力发电机组在不同的风场条件下都能够全面满足发电需求，并提高发电量。
总之，变桨国标是风力发电行业的重要标准之一，它规定了风力发电
机组在变桨方面的技术要求和测试方法，对于确保风力发电机组的安全运行和发电效率的提高起到了重要作用。
