风电机组变桨系统分享

1.5MW风力发电机组变桨系统原理及维护国电联合动力技术有限公司培训中心（内部资料严禁外泄）UP77/82 风电机组变桨控制及维护目录1、变桨系统控制原理2、变桨系统简介3、变桨系统故障及处理4、LUST与SSB变桨系统的异同5、变桨系统维护定桨失速风机与变桨变速风机之比较定桨失速型风电机组发电量随着风速的提高而增长，在额定风速下达到满发，但风速若再增加，机组出力反而下降很快，叶片呈现失速特性。

优点：机械结构简单，易于制造；控制原理简单，运行可靠性高。

缺点：额定风速高，风轮转换效率低；电能质量差，对电网影响大；叶片复杂，重量大，不适合制造大风机变桨变速型风电机组风机的每个叶片可跟随风速变化独立同步的变化桨距角，控制机组在任何转速下始终工作在最佳状态，额定风速得以有效降低，提高了低风速下机组的发电能力；当风速继续提高时，功率曲线能够维持恒定，有效地提高了风轮的转换效率。

优点：发电效率高，超出定桨机组10%以上；电能质量提高，电网兼容性好；高风速时停机并顺桨，降低载荷，保护机组安全；叶片相对简单，重量轻，利于制造大型兆瓦级风机缺点：变桨机械、电气和控制系统复杂，运行维护难度大。

变桨距双馈变速恒频风力发电机组成为当前国内兆瓦级风力发电机组的主流。

变桨系统组成部分简介变桨控制系统简介✓主控制柜✓轴柜✓蓄电池柜✓驱动电机✓减速齿轮箱✓变桨轴承✓限位开关✓编码器▪变桨主控柜变桨轴柜▪蓄电池柜▪电机编码器GM 400绝对值编码器共10根线，引入变桨控制柜，需按线号及颜色接入变桨控制柜端子排上。

▪限位开关变桨系统工作流程：●机组主控通过滑环传输的控制指令；●将变桨命令分配至三个轴柜；●轴柜通过各自独立整流装置同步变换直流来驱动电机；●通过减速齿轮箱传递扭矩至变桨齿轮带动每个叶片旋转至精准的角度；●将该叶片角度值反馈至机组主控系统变桨系统控制原理风机不同运行状态下的变桨控制1、静止——起动状态2、起动——加速状态3、加速——风机并网状态3.1、低于额定功率下发电运行3.2 达到额定功率后维持满发状态运行4、运行——停机状态1、静止——起动状态下的变桨调节桨距角调节至50°迎风；开桨速度不能超过2 ° /s;顺桨速度不能超过5° /s;变桨加速度不能超过20 ° /s²；目标：叶轮转速升至3 r/s(低速轴）2、起动——加速状态下的变桨调节桨距角在（50 °，0°）范围内调节迎风；开桨速度不能超过2 ° /s;顺桨速度不能超过5° /s;变桨加速度不能超过20 ° /s²；目标：叶轮转速升至10 r/s(低速轴）3、加速——并网发电状态下的变桨调节3.1 低于额定功率下的变桨调节桨距角在维持0°迎风；开桨速度不能超过2 ° /s;顺桨速度不能超过5° /s;变桨加速度不能超过20 ° /s²；变频系统通过转矩控制达到最大风能利用系数， 目标：叶轮转速升至17.5 r/s(低速轴）3.2 达到额定功率后维持满发状态运行桨距角在（90 °，0°）范围内调节；开桨速度不能超过5 ° /s;顺桨速度不能超过5° /s;变桨加速度不能超过20 ° /s²；通过变桨控制使机组保持额定输出功率不变，目标：叶轮转速保持17.5 r/s(低速轴）4、运行——停机状态4.1 正常停机叶片正常顺桨至89°；变桨主控柜的顺桨命令通过轴柜执行；顺桨速度控制为5° /s;叶轮空转，机械刹车不动作；4.2 快速停机叶片快速顺桨至89°；变桨主控柜的顺桨命令通过轴柜执行；顺桨速度控制为7° /s;叶轮空转，机械刹车不动作；4.3 紧急停机叶片紧急顺桨至91°或96 °限位开关；紧急顺桨命令通过蓄电池柜执行；顺桨速度不受控制;叶轮转速低于5 r/s后，液压机械刹车抱闸，将叶轮转速降至为零；独立变桨：三个叶片通过各自的轴柜和蓄电池柜实现开桨和顺桨的同步调节；如果某一个驱动器发生故障，另两个驱动器依然可以安全地使风机顺桨并安全停机。

变桨系统分析范文变桨系统是风力发电机组中的一个重要组成部分，其主要功能是控制风力发电机的转动速度以及调整叶片的角度，以最大限度地捕捉风能并转化为电能。

变桨系统的设计和分析对于提高风力发电机组的性能和效率至关重要。

首先，变桨系统的设计要考虑到风力的不稳定性以及不同桨叶之间的协调。

由于风速和风向会不断变化，变桨系统需要能够实时监测风速和风向，并根据这些信息来调整叶片角度。

这样可以确保叶片始终与风的方向保持一致，使得风能能够最大化地被转化为电能。

其次，变桨系统的设计还需要考虑到风力发电机组的安全性和稳定性。

在风力风速超过预设范围或者发生异常情况时，变桨系统需要能够快速响应并采取相应措施，例如自动停机等，以保证风力发电机组的安全运行。

此外，变桨系统还需要考虑到桨叶与风轮之间的匹配，以避免不必要的振动和损耗。

另外，变桨系统的设计还需要考虑到节能和环保的因素。

在设计中需要采用先进的变桨技术和材料，以提高变桨系统的效率并减少能源的消耗。

例如，使用轻量化的材料可以减轻叶片的负荷，从而减少能耗。

同时，变桨系统还可以根据风速和负载状况自动调整变桨角度，以实现最佳风能转化效果。

此外，变桨系统的设计还要考虑到系统的可靠性和可维护性。

风力发电机组通常安装在海上或者偏远地区，维护困难且成本较高。

因此，变桨系统需要具有自动故障检测和诊断功能，并能够通过远程监控进行实时数据传输和维护。

这样可以大大提高系统的可靠性，并减少维护成本和停机时间。

最后，变桨系统的设计还需要兼顾成本的因素。

变桨系统通常占据整个风力发电机组的一定比重，因此需要在设计中考虑到成本效益和性能之间的平衡。

这可能涉及到不同变桨系统的选择和优化，以找到最佳的设计方案。

综上所述，变桨系统的设计和分析需要综合考虑风力的不稳定性、风力发电机组的安全性和稳定性、节能环保、系统可靠性和可维护性以及成本效益等因素。

通过合理的设计和分析，可以提高风力发电机组的性能和效率，从而实现更高效的风能转化。

变桨工作原理标题：变桨工作原理引言概述：变桨是现代风力发电机组中重要的组成部分，它通过调整叶片的角度来适应不同的风速和风向，从而优化发电效率。

本文将详细介绍变桨的工作原理，包括传动系统、控制系统、叶片角度调整原理、风速和风向检测以及变桨的效益。

一、传动系统1.1 齿轮箱：变桨系统中的齿轮箱负责将风力转换为机械能，并传递给叶片。

齿轮箱通常由多级齿轮组成，通过传动比例来适应不同的风速。

1.2 转子轴：转子轴是连接齿轮箱和叶片的重要部分，它承受着旋转力和扭矩。

转子轴通常采用高强度合金钢材料制造，以确保其耐用性和可靠性。

1.3 联轴器：联轴器连接转子轴和叶片轴，它能够传递转矩并允许叶片在变桨过程中调整角度。

联轴器的设计要考虑到叶片的旋转速度和扭矩传递的平稳性。

二、控制系统2.1 主控制器：主控制器是变桨系统的核心，它负责监测风速、风向和发电机组的运行状态，并根据预设的参数来调整叶片的角度。

主控制器采用先进的算法和传感器技术，以实现高效的风能利用。

2.2 电动机：电动机是控制叶片角度调整的执行器，主控制器通过电动机来实现叶片的旋转。

电动机的选择要考虑到扭矩输出和响应速度，以确保叶片能够及时调整角度。

2.3 传感器：传感器用于监测风速和风向，以提供准确的数据给主控制器。

常用的传感器包括风速传感器和风向传感器，它们能够实时检测风的变化，以便及时调整叶片的角度。

三、叶片角度调整原理3.1 风速检测：主控制器通过风速传感器获取当前的风速数据。

根据风速的大小，主控制器可以判断是否需要调整叶片的角度。

3.2 风向检测：风向传感器用于检测风的方向，主控制器可以根据风向的变化来调整叶片的角度，使其始终面向风的方向。

3.3 叶片角度调整：主控制器根据风速和风向的数据，通过控制电动机来调整叶片的角度。

当风速增大时，叶片的角度会增加，以提供更大的扭矩；当风速减小时，叶片的角度会减小，以避免过载。

四、风速和风向检测4.1 风速传感器：风速传感器通常采用超声波或热线等技术来测量风速。

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4变桨系统各部件的连接框图图1：各部件间连接框图变桨中央控制箱执行轮毂内的轴控箱和位于机舱内的机舱控制柜之间的连接工作。

风力发电机组变桨系统的优化设计一、引言风力发电是一种清洁、可再生的能源，受到越来越多国家的重视和广泛应用。

在风力发电站中，风力发电机组的变桨系统是其中一个重要部分，它负责调整叶片的角度来适应不同的风速和风向，以获取最大的风能转换效率。

本文将针对风力发电机组的变桨系统进行优化设计，以实现更高的发电效率。

二、变桨系统的工作原理风力发电机组的顶部装有三个或更多的叶片，在风的作用下转动。

为了在不同的风速和风向下都能高效转换风能，变桨系统起到重要作用。

变桨系统通常由电机、控制器和叶片构成，通过控制器感知风速、方向的变化，然后通过电机调整叶片的角度来获得最佳的风能转换效率。

三、优化设计方案1. 变桨系统感知风速和风向的精准度为了获得最佳的发电效率，变桨系统需要精确感知风速和风向的变化。

目前常用的风速传感器包括热线式、超声波式和激光式等。

优化设计中，可以选择合适的传感器，提高其精准度和可靠性，以确保系统能够准确感知风速和风向的变化。

2. 变桨系统叶片的材料选择和结构设计叶片的材料和结构对风能转换效率有着重要影响。

在优化设计中，可以选择轻量化材料和优化的叶片结构，以减小叶片的质量和空气阻力，提高风能的转换效率。

3. 变桨系统的控制策略变桨系统的控制策略直接影响到发电效率。

一种常见的控制策略是根据风速和风向的变化来调整叶片的角度，使其始终能够处于最佳的风能转换状态。

在优化设计中，可以改进控制器的算法和响应速度，提高系统的控制精度和响应性能。

4. 变桨系统的安全性设计在风力发电站中，变桨系统需要能够在恶劣的天气条件下工作，并保持良好的可靠性和安全性。

在优化设计中，需要考虑系统的抗风性能和抗冰性能，确保系统能够正常工作并不会受到外部环境的影响。

5. 变桨系统的维护和保养优化设计还需要考虑到变桨系统的维护和保养成本。

设计合理的结构和材料，以降低维护和保养的频率和成本，并提高系统的可靠性和寿命。

四、优化设计的效益通过对风力发电机组的变桨系统进行优化设计，可以实现以下几方面的效益：1. 提高发电效率优化设计可以使变桨系统更加灵敏和准确地感知风速和风向的变化，并通过调整叶片的角度来获得最佳的风能转换效率，从而提高发电效率。