風(fēng)電 變槳系統(tǒng)簡介

1、變槳系統(tǒng)簡介目錄01 關(guān)于變槳風(fēng)機(jī)的幾個(gè)重要概念02 變槳控制原理和過程01 關(guān)于變槳風(fēng)機(jī)的幾個(gè)重要概念 （1）上風(fēng)向風(fēng)機(jī)與下風(fēng)向風(fēng)機(jī) 上風(fēng)向是指主風(fēng)方向的相反方向，即風(fēng)機(jī)的葉輪面在塔筒前面（相對(duì)來風(fēng)方向），正對(duì)面迎著風(fēng)；下風(fēng)向是指主風(fēng)方向，即風(fēng)機(jī)的葉輪面在塔筒后面（相對(duì)來風(fēng)方向），背對(duì)著風(fēng)。 上風(fēng)向風(fēng)機(jī)：目前的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)都是的這種型式的。 優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)吹來時(shí)不會(huì)被風(fēng)機(jī)其他部件影響，風(fēng)能利用效率高一點(diǎn)。 下風(fēng)向風(fēng)機(jī)：因?yàn)轱L(fēng)會(huì)受到前面塔筒的影響（塔影效應(yīng)），在吹過風(fēng)輪的時(shí)候，已經(jīng)有了部分損失，而且風(fēng)的穩(wěn)定性也會(huì)變差。對(duì)機(jī)組產(chǎn)生不利影響。 優(yōu)點(diǎn)：目前有的小型風(fēng)力機(jī)采用下風(fēng)向型式，因?yàn)樗靶?yīng)對(duì)小風(fēng)

2、機(jī)影響不大；可以根據(jù)風(fēng)向的變化，自動(dòng)進(jìn)行偏航對(duì)風(fēng)，節(jié)省控制成本。 （2）偏航偏航的定義是航空器的實(shí)際飛行路線（航跡線）偏離預(yù)定航線的現(xiàn)象。偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的控制系統(tǒng)。偏航控制系統(tǒng)主要由偏航測量、偏航驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)部分、紐纜保護(hù)裝置三大部分組成。主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能:一是使機(jī)艙跟蹤變化穩(wěn)定的風(fēng)向;二是由于偏航的作用導(dǎo)致機(jī)艙內(nèi)部電纜發(fā)生纏繞而自動(dòng)解除纏繞 （3）槳距角槳距角，也叫節(jié)距角，是指葉片弦長與旋轉(zhuǎn)平面的夾角。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，如果把三個(gè)槳葉所在的平面作為一個(gè)參考面，那么任何一個(gè)葉片與該參考面的夾角就是葉片槳距角。 一般變槳角度在0-86度。不同節(jié)距角時(shí)的槳葉截面圖02 變槳控制原理和過程

3、（1）原理：定漿距風(fēng)機(jī)通過葉片的失速,即改變?nèi)~片橫斷面周圍流動(dòng)的氣流,導(dǎo)致效率的損失,從而控制風(fēng)機(jī)的最大輸出功率;變漿距風(fēng)機(jī)是通過葉片沿其縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng),改變氣流對(duì)葉片的攻角,從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩,使發(fā)電機(jī)功率輸出保持穩(wěn)定. 變槳過程：根據(jù)機(jī)艙頂部的氣象站和風(fēng)速儀所測量數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令給變槳電機(jī)，變槳電機(jī)為變槳系統(tǒng)提供扭矩，變槳系統(tǒng)把扭矩增加大約100倍后，通過另外一端的變槳小齒輪（小齒輪上面帶著一個(gè)齒形帶，齒形帶與葉片上面的變槳軸承相連），把力傳遞到變槳軸承上面，使變槳軸承旋轉(zhuǎn)，改變?nèi)~片的迎風(fēng)角度。 （2）變槳控制過程構(gòu)成：主要由PLC、可逆直流調(diào)速裝置、直流電機(jī)、絕對(duì)式

4、位置編碼器等組成，并由蓄電池做后備電源。其中輪轂控制柜中裝有PLC控制系統(tǒng)，它通過現(xiàn)場總線(例如CAN總線)和主控制系統(tǒng)通信,接受主控制系統(tǒng)的指令(主要是槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和角度指令),并控制可逆直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),帶動(dòng)槳葉朝要求的方向和角度轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)PLC 還負(fù)責(zé)蓄電池的充電控制蓄電池電壓的監(jiān)控等輔助控制. 統(tǒng)一變槳系統(tǒng)主要部件 變槳中央控制箱執(zhí)行輪轂內(nèi)的軸控箱和位于機(jī)艙內(nèi)的機(jī)艙控制柜之間的連接工作。中央控制箱與機(jī)艙控制柜的連接通過滑環(huán)實(shí)現(xiàn)。通過滑環(huán)機(jī)艙控制柜向變槳中央控制柜提供電能和控制信號(hào)。 另外風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)和變槳控制器之間用于數(shù)據(jù)交換的 Profibus-DP 的連接也通過這個(gè)滑環(huán)實(shí)

5、現(xiàn)。變槳控制器位于變槳中央控制箱內(nèi)，用于控制葉片的位置。另外，三個(gè)電池箱內(nèi)的電池組的充電過程由安裝在變槳中央控制箱內(nèi)的中央充電單元控制。 注：變槳中央控制箱也叫輪轂控制柜，其安裝在輪轂內(nèi)的固定支架上。 軸控箱 電池柜每個(gè)葉片分配一個(gè)電池箱。在供電故障或 EFC 信號(hào)（緊急順槳控制信號(hào)）復(fù)位的情況下，電池供電控制每個(gè)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)到順槳位置。 輪轂內(nèi)變槳構(gòu)成實(shí)物圖 滑環(huán)實(shí)物圖 編碼器每個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都配有一個(gè)絕對(duì)值編碼器安裝在電機(jī)的非驅(qū)動(dòng)端（電機(jī)尾部），還配有一個(gè)冗余的絕對(duì)值編碼器安裝在葉片根部變槳軸承內(nèi)齒旁，它通過一個(gè)小齒輪與變槳軸承內(nèi)齒嚙合聯(lián)動(dòng)記錄變槳角度。 風(fēng)機(jī)主控接收所有編碼器的信號(hào)，而變槳系

6、統(tǒng)只應(yīng)用電機(jī)尾部編碼器的信號(hào)，只有當(dāng)電機(jī)尾部編碼器失效時(shí)風(fēng)機(jī)主控才會(huì)控制變槳系統(tǒng)應(yīng)用冗余編碼器的信號(hào)。 限位開關(guān)：進(jìn)行變槳調(diào)節(jié)時(shí)，為了預(yù)防槳距角超過設(shè)定值，在設(shè)定值處安裝了限位開關(guān)，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)到限位開關(guān)處，限位開關(guān)的撞桿會(huì)把信號(hào)通過電纜傳遞給控制柜，提示變槳軸承已經(jīng)處于極限工作位置，對(duì)變槳電機(jī)剎車抱閘。 獨(dú)立變槳系統(tǒng)是指每個(gè)葉片都有一個(gè)單獨(dú)的輪轂控制柜和電池柜，三個(gè)葉片之間互不影響，都接受主控制柜的命令動(dòng)作。 變槳控制柜可對(duì)每個(gè)槳葉采用一個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。伺服電機(jī)通過主動(dòng)齒輪與槳葉輪轂內(nèi)齒圈相嚙合，直接對(duì)槳葉的節(jié)距角進(jìn)行控制。 位移傳感器采集槳葉節(jié)距角的變化與電機(jī)形成閉環(huán)PID負(fù)反饋控制。在