2MW变桨系统培训
2MW风力机组变桨系统介绍
上海电气风电设备有限公司
技术部
1.变桨组成
2.变桨的功能与原理
3.变桨的工作过程
4.变桨调试
5.变桨故障排除
变桨系统的组成
MOOG（LUST）6柜系统，系统比较紧凑，节省空间，但维护空间小。
变桨系统的组成
1. 中央控制单元：在轴柜3中，由PLC（BECKHOFF）或专用控制器构成的变桨控制器，并配备了HMI操作屏。功能：负责风机主控系统与变桨系统的通讯（信号，指令和工作状态的传送）
2. 轴控单元：分布在各轴柜中，以伺服驱动器为核心的驱动单元（PITCHMASTII）功能：接受由中央控制单元的指令，通过驱动电机调节/转动桨叶到指定角度
3. 蓄电池/超级电容单元：分布在各电池柜，由蓄电池组/超级电容构成的后备电源功能：在电网失电或系统故障情况下，蓄电池/超级电容驱动系统驱动桨叶到安全位置。
4. 驱动电机，限位开关，绝对值编码器，
5. 润滑系统：在轴柜3的上部，分为变桨轴承润滑和变桨内齿润滑，由风机主控控制。
变桨系统的组成
变桨系统的组成
变桨系统在风机中的功能和原理
基本功能:
1）通过改变风机的桨叶角度来调节风力发电机的功率以适应随时变化的风速;
2）保障风机机组安全
工作原理:
1）变桨系统接收风力发电机组主控系统的指今, 调节、转动风机的叶片到指定角度:
-在额定风速之下，将桨叶全开，最大限度捕获风能，保证空气动力
效率
-达到及额定风速之上，根据主控器指令调节叶片角度，保证机组的
输出功率。
2）超过安全风速时或紧急情况下, 旋转桨叶到安全位置,保护风力发电机组, 实现安全停车功能
变桨工作过程
变桨系统调试
1.接线及送电前检查
2.送电检查相序，闭合所有开关。
3.测试轮毂润滑
4.风机校零
5.紧急顺桨及电机风扇加热系统测试
6.轮毂内温度传感器及柜内风扇测试
接线及送电前检查1）需要连接的线有轴柜1中，400V和230V电源线；
轴柜3中信号线和通讯线。
2）检查轴柜和电池柜内部接线是否良好，柜与柜之间接头，限位开关、编码器接头连接是否牢固。
送电检查相序，闭合所有开关1. 闭合轴柜1中主电源开关1Q1，用相序表测量相序或闭合
1F4 ，看1A1是否亮黄灯来测试相序正确性。
2.闭合轴柜1中的空开，1F1、1F2、1F3，然后依次闭合柜内所
有开关。
测试轮毂润滑
打开轴柜3上的小接线盒，闭合空开1F1，用螺丝刀依次按住继电器2K1、2K2。观察1K1、1K3灯是否长亮，1K2、1K4灯是否有节奏亮灭。同时观察轮毂两个润滑泵的液位开关是否长亮，分油器灯是否有节奏亮灭。
风机校零
风机校零要通过手动变桨实现，手动变桨首先要满足3个条件：a）机舱服务开关打到1或on上
b）安全链正常
c）蓄电池开关断开（三个轴柜下方的三个6Q1）
风机校零
2）打开触摸屏，可看到主页面如下左图，点击statmachine可看到（右图）当前的变桨系统所处的状态，通过此图可查看系统当前是否处在手动状态：
风机校零
2）点击主页面中的的Service按钮，进入下左图；点击左图中Jog mode按钮，跳出要求输入密码对话框（所以密码为666），见右图，输入密码，点OK进入“点动模式”见下页
风机校零3）在确保3个92度限位开关是触发状
态的前提下（右中LimitSwitches
中的3个A都是绿色的状态），点
击AxieSelect行的P1。待P1及P1
下面的小方框都变为绿色，并听
到啪的一声后，轴1的驱动电机被
激活并且其报闸松开。此时轴1就
可以通过-或+号来实现电机的反转
或正转了。同理可以实现轴2 和轴
3 的转动。
其中“SM_Speed”处显示的为手动
变桨的速度，点击“100”处可以手
动设置变桨速度。
风机校零
4）旋转叶片，使它前缘的零度刻度线与轮毂上的零点（见下图）对正处。再次点击步骤3图中AxieSelect行的P1，使它由绿色变成灰色，使驱动电机抱闸抱死。
风机校零
5）点击步骤3图中的EncoRef，进入如下画面，图6中RefValue右边第一个方框，弹出一个数字对话框，点击对话框中的数字按钮0，然后点击OK，RefValue右边第一个方框中就出现0；点击图6中
StartRefence的Axle1，可以看到mot pos右边的第一个方框和blade pos右边第一方框中的值都变为0。再次点击StartRefence中的
Axle1，使按钮Axle1由绿色变为灰色。
然后把叶片转到92度位
置，调整限位挡块使92
度限位开关处在触发状
态。至此第一叶片的校
零结束。可按照类同方
法给轴2、3的叶片校
零。
紧急顺桨及电机风扇加热系统测试1）根据步骤4让一个轴的桨叶转到偏离92度的位置，并保证另外两个桨叶处在顺桨的位置。断开主断路器1Q1，闭合此轴侧的电池
开关6Q1，观察此桨叶能否顺桨到92度位置。待此桨叶顺桨到92
度位置后，断开此轴的电池开关6Q1，然后再安装a，b步骤测试
其它两个轴的顺桨情况。
2）可以通过修改右图中电机风
扇启动和停止的温度值来测
试电机冷却风扇的好坏。
也可通过修改右图中电机加热
的启动和停止温度值，观察
温度值是否变化来确定。
轮毂内温度传感器及柜内风扇测试
1）可通过下图可以观察到3个轴
柜，3个电池柜，3个电机及轮
毂内部温
度值2）给变桨送电，并闭合所有开关后可通过手感觉，3轴柜和3电池柜内的散热风扇是否工作
正常
变桨系统原理及维护方案
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
风机变桨控制系统简介
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.
海上风力发电及变桨距系统的心得体会
海上风力发电及变桨距系统的心得体会毕业设计(论文)开题报告 题目：海上风力发电变桨伺服系统设计学院：电气信息学院 专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导老师： xx年 3月 15日 开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的 __应不少于10篇（不包
括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的 __应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。 4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。 毕业设计（论文）开题报告 毕业论文 题目：海上风力发电变桨伺服系统 学院：电气信息学院专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：导师姓名：完成日期： xx年6月 诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；
2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：年月 湖南工程学院 毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：海上风力发电变桨伺服系统设计姓名系别电气信息学院专业电气工程及其自动化班级学号 指导老师教研室主任谢卫才 一．基本任务及要求： 本设计以海上风力发电变桨伺服电机为控制对象研究其控制系统的设计方法。主要设计内容为：①掌握变桨伺服电机的原理、结构； ②研究变桨伺服电机控制方法；③完成调速系统主电路结构和原理设
金风1.5机组变桨系统分析
变桨系统主要元件故障原因及分析——AC2和NG5故障原因及分析 姓名：董参参 专业：电力系统自动化 入职时间：2010-7-1 部门：技术服务中心
目录 目录 (1) 摘要 (2) 一、变桨系统的作用 (2) （一）功率调节 (2) （二）气动刹车 (2) 二、主要元器件的介绍 (3) （一）变桨逆变器AC2 (3) （二）充电器NG5 (3) （三）其他元器件 (5) 三、控制原理 (6) （一）变桨原理框图 (6) （二）变桨原理介绍 (6) 四、典型故障分析 (7) （一）变桨逆变器OK信号丢失故障分析 (7) 1、变桨逆变器OK信号形成及检测过程 (7) 2、变桨逆变器OK信号丢失原因 (8) （二）充电器NG5损坏原因分析及整改建议 (9) 1、NG5充电器损坏原因 (10) 2、整改意见 (11) 五、结束语 (15) 参考文献： (16)
摘要 本文通过对变桨系统的重要元器件的原理和变桨控制原理进行了简单的介绍，总结了充电器NG5和逆变器AC2发生故障的原因和解决方法，并且提出本人在现场进行维护工作时发现的一些缺陷和整改意见。 关键词：变桨系统逆变器AC2 充电器NG5 浪涌保护 一、变桨系统的作用 （一）功率调节 变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，变桨目的是通过控制桨距角，调节叶轮吸收风能的功率。在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，以便让叶轮尽可能多的吸收风能，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。 额定风速以上阶段变速控制器和变桨控制器共同作用，通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率；通过变桨调节发电机转速，使其始终跟踪发电机转速的设定值。 （二）气动刹车 金风1500kW风力发电机组变桨系统是目前该系统唯一的停车机制，通过将桨叶迅速顺至停机位置来完成气动刹车。主控的所有停机指令，包括普通停机，快速停机和紧急停机，最后都是通过总线发给变桨系统来执行。机组的安全链的最后输出也是给变桨，任意一个安全链节点断开后，安全链系统送给变桨系统的高电平都会丢失，变桨系统会根据内部程序立即执行紧急停机。
变桨控制系统培训教材
变桨控制系统培训教材 1. 变桨控制系统概述 图1 变桨系统 变桨控制系统包括三个主要部件，驱动装置－电机，齿轮箱和变桨轴承。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。通过在叶片和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和功率的目的。在90度迎角时是叶片的工作位置。在风力发电机组正常运行时，叶片向小迎角方向变化而达 轮毂 变桨轴承 变桨驱动器 雷电保护装置 变桨控制柜 撞块装置 限位开关装置
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 变桨驱动装置 变桨轴承
图2 变桨轴承和驱动装置 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 在叶片上的扭矩和功率的目的。 2.32.3变桨轴承的剖面图 6 一 1 2 3 4 5 7 图3 变桨轴承的剖面图 从剖面图可以看出，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。
基于pcs7的变桨距风力发电机组偏航控制系统设计电气工程与自动化本科论文
编号：（ ）字 号 本科生毕业设计 题目： 姓名： 学号： 班级： 二〇一四年六月 基于PCS7的变桨距风力发电机组 偏航控制系统设计
xx 矿业大学 本科生毕业设计 姓名：学号： 学院：信息与电气工程学院 专业：电气工程与自动化 设计题目：基于PCS7变桨距风力发电机组偏航控制系统设计指导教师：职称：教授 二〇一四年六月徐州
xx矿业大学毕业设计任务书 学院信电学院专业年级电气工程与自动化2010级姓名 任务下达日期：2013年12月30日 毕业设计日期：2013年12月30日至2014年6月10日 毕业设计题目：基于PCS7变桨距风力发电机组偏航控制系统设计毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 1、了解风力发电机组工作的基本原理； 2、掌握WinCC和STEP 7软件； 3、掌握基本过程控制策略； 4、构建偏航控制系统及其控制策略； 5、翻译英文文献一篇。 院长签字：指导教师签字： 年月日
xx矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力； ③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）： 成绩：指导教师签字： 年月日
xxx矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度； ⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）： 成绩：评阅教师签字： 年月日
大型风力发电机组变桨距控制系统探究
大型风力发电机组变桨距控制系统探究 发表时间：2017-10-23T17:09:49.417Z 来源：《电力设备》2017年第15期作者：宋德喜 [导读] 摘要：随着可持续发展战略的提出，我国正在大力开发清洁能源，风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约资源，而且可以减少环境污染，保护生态环境，因此，风电产业得到了迅速的发展。 （龙源陕西风力发电有限公司陕西西安 710065） 摘要：随着可持续发展战略的提出，我国正在大力开发清洁能源，风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约资源，而且可以减少环境污染，保护生态环境，因此，风电产业得到了迅速的发展。本文针对大型风力发电机组变桨距控制系统进行了简单的探究，以提出对风力发电技术有用的建议。 关键词：风力发电机组；变桨距控制系统；探究 风力发电作为一种具有良好经济效益和社会效益的新能源，越来越受到各国的重视。变桨距控制技术成为了当前风力发电技术的发展趋势和方向。而变桨距控制系统作为大型风力发电机组控制系统的核心部分之一，对机组稳定、安全、高效的运行具有重要的作用，稳定的变桨距控制已成为了大型风力发电机组控制技术的研究热点和难点之一。本文主要讨论大型风力发电机组变桨距控制系统的详细情况，为我国风力发电机组变桨距控制系统的国产化研究提供一些设计思路和理论方法。 一、变桨距机构和变桨距控制策略 （一）变桨距机构 变桨距机构是通过改变安装在轮毂上的叶片桨距角的大小，使叶片剖面的攻角发生变化来迎合风速变化，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，变桨距机构的特点是：叶片的桨距角可以随时进行自动调节。风力发电机起动时，可以通过改变桨距角来获得足够的起动转矩；风速过高时，叶片可以沿纵轴方向旋转，改变气流对叶片的攻角，从而改变获得的空气动力转矩，控制吸收的风能，以保持一定的输出功率，同时减少风力对整个机组的冲击。在并网过程中，变桨距控制还可以实现快速无冲击并网。变桨距控制系统与变速恒频技术相结合，可以提高整个风力发电系统的发电效率和电能质量。 （二）变桨距控制策略 对于大型风力发电来说，控制策略的优越与否将决定风力发电的经济效益和社会效益。由于风能资源在不同的地域，因不同的海拔、温度以及地理环境下产生的气流速度是不一样的，因此，风能是一种稳定性较差的能源，随机变化的风速将对桨叶产生大小不断变化的气动力，导致风轮回转平面捕获到的风能的大小处于不断变化之中，风力机的输出功率也随着风速的变化而变化，当这种变化很剧烈时就会对风力发电机组的机械结构造成损伤，减少风电机组的工作寿命。因而要提高风电机组的功率调节能力。针对目前广泛使用的变桨距风力发电机组，其控制策略应以额定风速为界，在高于额定风速阶段通过调节桨叶的桨距角来限制风力机捕获的风能，使其输出功率稳定在额定功率附近；在低于额定风速阶段，保持桨距角为0，使风能利用系数为最大值，风力机的输出功率随风速变化而变化，因此要保持风力发电机组运行在最佳叶尖速比，跟踪最大功率点。 二、变桨距控制原理及运行过程 （一）变桨距控制原理 变桨距控制技术简单地说就是通过调节桨叶的节距角，改变气流对桨叶的攻角，进而控制风能捕获的气动转矩和气动功率。目前国内外大型风力发电机组变桨距控制的方法有两种，一是统一变桨距控制，它的意思是说，风力机所以叶片的节距角均同时改变相同的角度，它是最先发展起来的变桨距控制方法，是目前应用最为成熟的方法；二是独立变桨距控制，它是指风力机的每支叶片根据自身的控制规律独立地变化节距角。 （二）变桨距控制系统的运行过程 根据风速的大小，变桨距的运行过程可分为4个阶段。在风速小于切入风速时，机组不产生电能，桨距角保持在90°；在风速高于切入风速时，桨距角转到0°，机组开始并网发电，并通过控制变流器调节发电机电磁转矩使风轮转速跟随风速变化，使风能利用系数保持最大，捕获最大风能；在风速超过额定值后，变桨机构开始动作，增大桨距角，减小风能利用系数，减小风轮的风能捕获，使发电机的输出功率稳定在额定值；在风速大于切除风速时，风电机组抱闸停机，桨距角变道90°以保护机组不被大风损坏。 三、大型风力发电机组变桨距控制的方式 目前大型风力发电机组的变桨方式可以分为两种，分别是液压变桨距系统和电动变桨距系统。液压变桨距系统用液体压力驱动执行机构；电动变桨系统用伺服电机驱动齿轮实现变距调节功能。 （一）液压变桨距系统 液压变桨距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，将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动，以此来实现桨叶的变桨距。液压变桨距系统是一个自动控制系统，它由桨距控制器、液压动力泵、数码转换器、变桨系统蓄压器、旋转接头和位移传感器等组成。由于驱动形式的不同，液压变桨距风机又可以分为叶片单独变距和叶片统一变距。 大型风力发电机组上的液压变桨距系统通常要完成3个任务：一是偏航制动。浆叶要保持迎风方向，根据风向随时调整，调整后要锁定，这要靠液压夹紧油缸完成，液压站要长时间保压,尽量减少启动次数。二是主轴制动。紧急情况下不需要主轴旋转，要依靠液压缸夹紧主轴，在布置上与偏航是一样的。三是桨叶变距。根据风速，调节桨叶的迎角，充分利用风力，风速过大时，要自动顺桨，甩掉负荷，避免风车被吹倒。因为随时风速都在变化，浆叶的迎角也要时刻微调，液压上依靠比例阀的调节频繁改变油缸推力和位移，通过机械机构放大，从而改变桨叶角度。 液压变桨距系统的工作过程是：控制系统根据当前的风速，通过预先编制的算法给出电信号，该信号经液压系统进行功率放大，液压油驱动液压缸活塞运动，从而推动推杆、同步盘运动，而同步盘则通过短转轴、连杆、长转轴推动偏心转动，偏心盘带动叶片进行变距。（二）电动变桨距系统 电动变桨距系统主要由动力源电动机、控制模块、蓄电池与执行机构减速器、齿轮等组成，具有代表的厂商有GE、金风和华锐等。（三）液压变桨距系统和电动变桨距系统的比较
变桨系统维护培训资料
变桨系统维护
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，齿轮箱和变桨轴承。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。通过在叶片和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和功率的目的。在90度迎角时是叶片的工作位置。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和功率的目的。
金风1.5机组变桨系统
实用标准 变桨系统主要元件故障原因及分析——AC2和NG5故障原因及分析 姓名：董参参 专业：电力系统自动化 入职时间：2010-7-1 部门：技术服务中心
目录 目录 (1) 摘要 (2) 一、变桨系统的作用 (2) （一）功率调节 (2) （二）气动刹车 (2) 二、主要元器件的介绍 (3) （一）变桨逆变器AC2 (3) （二）充电器NG5 (3) （三）其他元器件 (5) 三、控制原理 (6) （一）变桨原理框图 (6) （二）变桨原理介绍 (6) 四、典型故障分析 (7) （一）变桨逆变器OK信号丢失故障分析 (7) 1、变桨逆变器OK信号形成及检测过程 (7) 2、变桨逆变器OK信号丢失原因 (8) （二）充电器NG5损坏原因分析及整改建议 (9) 1、NG5充电器损坏原因 (10) 2、整改意见 (11) 五、结束语 (15) 参考文献： (16)
摘要 本文通过对变桨系统的重要元器件的原理和变桨控制原理进行了简单的介绍，总结了充电器NG5和逆变器AC2发生故障的原因和解决方法，并且提出本人在现场进行维护工作时发现的一些缺陷和整改意见。 关键词：变桨系统逆变器AC2 充电器NG5 浪涌保护 一、变桨系统的作用 （一）功率调节 变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，变桨目的是通过控制桨距角，调节叶轮吸收风能的功率。在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，以便让叶轮尽可能多的吸收风能，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。 额定风速以上阶段变速控制器和变桨控制器共同作用，通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率；通过变桨调节发电机转速，使其始终跟踪发电机转速的设定值。 （二）气动刹车 金风1500kW风力发电机组变桨系统是目前该系统唯一的停车机制，通过将桨叶迅速顺至停机位置来完成气动刹车。主控的所有停机指令，包括普通停机，快速停机和紧急停机，最后都是通过总线发给变桨系统来执行。机组的安全链的最后输出也是给变桨，任意一个安全链节点断开后，安全链系统送给变桨系统的高电平都会丢失，变桨系统会根据内部程序立即执行紧急停机。
风力发电变桨距控制系统研究
毕业论文 风力发电变桨距控制系统研究 学生姓名：XXXX学号：XXXXXX 系部：自动化 专业：自动化 指导教师：XXXXX 二〇一一年六月
诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年月
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的深入研究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，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：风力发电，变桨距控制，伺服系统
Abstract Energy and environment is the human survival and development of the pressing problems which should be solved. The traditional fossil fuel can solve the energy shortage, but give environment caused the most damage, and wind have clean, renewable and low cost, so its advantages by world attention. Reliable and efficient wind power generation system research and development have already become the hot new energy technologies. However, because the wind is instability, energy density characteristics such as low and randomness, and wind power plant are usually located in remote areas and even at sea, natural condition is poor, so ask its control system must be able to realize automatic operation, and asked for the control system had high reliability. So for WTG especially large wind generator control technology research is of vital significance. This paper firstly in the principle of wind power generation, based on the study of the wind generator from getting away from a wind turbine propeller air dynamics research, analyses from the basic control variable OARS, coupled with the current domestic law change from the mainstream of the OARS were designed control technology from control hydraulic change propeller, electric control scheme of variable propeller from last, based on this, advances a more ideal control strategy - half oar active stall control. Keywords: Wind power, From control variable oar ,Servo system
变桨系统
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
27.定桨距失速型风机
定桨距失速型风机 工作原理： 定桨矩是指风轮的桨叶与轮毂是刚性连接，叶片的桨距角不变。失速是指叶型本身所具有的的失速特性，当风速高于额定风速时，气流的攻角增大到失速的条件时，在叶片产生许多小的气流涡流，效率降低限制了功率的增加。 定桨距失速控制优点：没有功率反馈系统和桨距角伺服执行机构，整机结构简单、部件少、造价低，并具有较高的安全系数。缺点是这种失速控制方式依赖于叶片独特的翼型结构，叶片本身结构较复杂，成型工艺难度也较大。随着功率增大，叶片加长，所承受的气动推力大，使得叶片的刚度减弱，失速动态特性不易控制，所以很少应用在兆瓦级以上的大型风力发电机组的功率控制上。 系统结构 定桨距风力发电机组主要包括齿轮箱、发电机、偏航系统、液压系统、电控系统。其电控系统主要由主控制器、电量采集系统、软并网系统、无功补偿系统、偏航和自动解缆系统几大部分组成，另外还包括各种输入、输出信号和开关量接口等等。 武汉国策的控制系统
轮毂 采用耐低温的球墨铸铁铸造而成，其设计紧凑，重量相对较轻，从齿轮箱主轴到风轮重心距离短。轮毂采用翘板式设计，分为轮毂及轮毂附件两部分由于轮毂与轮毂附件之间是活动连接，叶轮转动时，叶片会随轮毂一起在垂直于旋转平面的方向作±2°的摆动。轮毂内部安装有向叶尖液压系统供油的管路，通过轮毂上的人孔可以方便的检修。轮毂与叶片连接法兰上的腰圆形孔允许对叶片安装角进行微调。轮毂上同时还配有叶轮锁，当需要维护时，轮毂可以锁死不动。 齿轮箱 结构为两级行星一级平行轴，其输入级为低速端，与叶轮相连， 高速级为输出端，与发电机相连。主齿轮箱内已经包含主轴和主轴承，
因此传动链非常紧凑。齿轮箱通过法兰连接到支撑筒端面上进行安装，其内部采用飞溅润滑，齿轮油在润滑同时带走齿轮系工作的热量随后经油循环泵传到冷却系统中。控制系统会时刻监视齿轮油并根据油温高低启动冷却系统或油加热器。在齿轮箱的高速轴承和低速轴承上也分别安装了温度传感器以确保轴承的安全运行。齿轮箱底部安装有两套加热装置，可以在寒冷的天气里预热齿轮油。 高速轴和机械刹车 在高速轴（或称联轴节）与齿轮箱输出端连接的位置安装有刹车盘和两个机械刹车夹，在刹车夹上安装有专门设计的金属刹车片。机械刹车设计为失效安全系统，即当液压装置释放时刹车片通过弹簧闭合夹紧刹车盘。控制系统会时刻监控刹车片的磨损和失灵情况。 底盘和支撑筒 支撑筒和底盘均采用高强度钢焊接而成，支撑筒为圆柱状，结构简单且容易制造。齿轮箱法兰连接于支撑筒前端，发电机连接于支撑筒端，支撑筒下端通过橡胶弹性元件连接底盘。弹性元件用作吸收振动，阻止齿轮箱和发电机的振动传到底盘和机塔，否则可能会产生噪音。维护人员通过偏航齿圈和支撑筒上的人孔实现维护。 偏航系统 底盘和塔筒通过偏航齿圈连接在一起，通过偏航马达实现对风操
风力发电机组的变桨距系统
摘要 本文主要介绍了风力发电机组的变桨距系统，其中，主要是液压系统由电器控制用来推动机械机构对桨叶进行变距。 能源问题是目前人类所面临的重大课题之一。当今我们正处在新旧能源交替发阶段，以前的旧式能源，如煤炭、石油等不可再生资源已经越来越少，已经不能满足目前人类的生产生活需要，这就需要我们找到可以替代他们的新资源。风能作为绿色资源，早在几千年前就为人类所利用。时至今日，风能在多种可再生资源中是技术上最成熟，最具竞争力的可开发资源。 国外600KW以下的机组已经大量生产，故障率从80年代初的50%下降到当前的2%以下。目前MW级机组的份额明显增大，2003年的机组平均单机容量达到1.2MW。 以前的风力机主要是通过偏航来调整转速，可是这种方法对风能的充分利用十分不利，而且响应速度很慢，所以风力机的变距机构具有很高的开发价值。液压系统的响应速度快，力——质量比大，控制精度高，可控性能好。故本设计采用液压系统，用比例阀控制液压缸可以对液压缸进行时时控制。液压缸推动同步盘经由连杆把运动传递给偏心盘进而实现变桨距。 本设计融合了机-电-液一体化的设计理念，寻求更为有效的设计理论和方法来实现桨叶的快速变距。该系统实现了设计目标，具有较高的自动化程度，运行稳定可靠，性能价格比较高，非常适合于现代化生产实际的需要。因此，该产品的推广具有十分广阔的前景。 关键词：风力发电机液压系统能源新资源
Abstract his paper mainly introduced the wind power machine set changes the oar to be apart from the system, among them, mainly is hydraulic system to be use by the electric appliances control to push the machine organization to the oar the leaf carries on change to be apart from. The energy problem is one of the important topics that mankind face currently. Nowadays we are being placed in the new old energy alternation hair stage, the old type energy of the past, if coal, petroleum...etc. can't the reborn resources is less and less already, have already can't satisfy the mankind's production life needs currently, this needs us to find out new resources that can act for them. The wind energy is the green resources, as early as and several thousand year ages are as the behavior type make use of. Up to now, the wind energy is the technique in variety can reborn resources up the most mature, have most the competition ability and can develop the resources. The machine set of the foreign 600 KW the following has already mass-produced, the breakdown rate descends current 2% from 50% of the beginning of 80's the following. Currently the quota of the MW class machine set is obvious to enlarge; an equally single machine capacity of machine of 2003 attains the 1.2 Maws.
风电机组变桨距系统
作者：中国科学院电工研究所李建林张雷鄂春良来源：赛尔电力自动化总第78期 摘要：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。 关键词：变桨距；风力发电机；可编程控制器 1引言 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。 兆瓦级变速恒频变桨距风电机组是目前国际上技术比较先进的风力机型，从今后的发展趋势看，必然取代定桨距风力机而成为风力发电机组的主力机型。其中变桨距技术在变速恒频风力机研究中占有重要地位，是变速恒频技术实现的前提条件。研究这种技术，提高风电机组的柔性，延长机组的寿命，是目前国外研究的热点，但是国内对此研究甚少，对这一前瞻性课题进行立项资助，掌握具备自主知识产权的独立变桨控制技术，对于打破发达国家对先进的风力发电技术的垄断，促进我国风力发电事业的进一步发展具有重要意义。 为了获得足够的起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。 2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[4][5]。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。
桨距系统与液压变桨距系统的应用
桨距系统与液压变桨距系统的应用 摘要：本文对我国风力发电机组中的电动变桨距系统与液压变桨距系统的市场情况进行了简述后，在对两种系统的不同特点进行详细分析的基础上总结了各自的优劣势，重点分析了两种系统在中国市场的供应链情况。从供应链的角度讨论了电动变桨距系统与液压变桨距系统的发展趋势和应用前景。 关键字：风力发电机组、电动变桨距、液压变桨距、供应链 作者简介：王琪，男，硕士，工程师，从事风电行业的市场调研及产品采购国产化工作。 李宝占，男，学士，工程师，从事风电行业的市场调研、市场开发及产品销售。 Study of Electric Pitch Control System and Hydraulic Pitch Control System Application on WTG ----Analysis from Supply Chain Abstract: The paper analyzes the market of electric pitch control system and hydraulic pitch control system for wind turbine generator in China. Summarize the advantages and disadvantages of the two pitch control systems base on the different characteristics of them and focus on analysis of the supply chain of each pitch control system. From the angle of supply chain the development trend of electric pitch control system and hydraulic pitch control system and their application prospect are discussed. Keywords: wind turbine generator, electric pitch control, hydraulic pitch control, supply chain 1．前言 风能作为一种清洁、可再生能源近年来受到广泛的重视，风力发电愈来愈向着高技术化、高效率化的方向大跨步迈进。随着大功率、可并网风力发电技术的逐步成熟，风力发电产业短期内在全球得到了爆炸式的增长。我国也相继颁布了一些有关促进风能产业发展的政策来鼓励、推动中国风能产业快速、健康的发展。在诸多有益的外部条件的刺激下，风机制造行业呈现出井喷式的发展。总装厂的数量成倍增长，而且还有越来越多的企业跃跃欲试。 国内风电设备厂商获取的风电机组的制造技术来源主要有五大类： 第一类、引进国外的设计图纸与技术，或与国外设计技术公司联合设计。 第二类、购买国外成熟的风电技术，在国内进行许可生产。 第三类、与国外公司合资，引进国外的成熟技术在国内进行生产。 第四类、国外的风电机组制造公司在国内建立独资企业，利用其成熟技术在国内生产。 第五类、采用国内大学和科技公司自行开发的设计制造技术，在国内进行生产。
海上风力发电及变桨距系统的心得体会
【一】:海上风力发电变桨伺服系统设计开题报告 毕业设计(论文)开题报告 题目海上风力发电变桨伺服系统设计学院电气信息学院 专业电气工程及其自动化学生姓名学号指导老师 2015年 3月 15日 开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。 4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。 毕业设计（论文）开题报告 【二】:海上风力发电变桨伺服系统设计 毕业论文 题目海上风力发电变桨伺服系统 学院电气信息学院专业电气工程及其自动化班级学号学生姓名导师姓名完成日期2015年6月 诚信声明
本人声明 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名日期年月 湖南工程学院 毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目海上风力发电变桨伺服系统设计姓名系别电气信息学院专业电气工程及其自动化班级学号 指导老师教研室主任谢卫才 一．基本任务及要求 本设计以海上风力发电变桨伺服电机为控制对象研究其控制系统的设计方法。主要设计内容为①掌握变桨伺服电机的原理、结构；②研究变桨伺服电机控制方法；③完成调速系统主电路结构和原理设计，进行参数计算与元器件选择；④设计控制电路；⑤系统的电磁相容性(EMC)设计；⑥编写设计说明书等。 二．进度安排及完成时间 3月1日——3月20日查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3月21日查文献综述、开题报告撰写情况 3月23日——4月5日毕业实习、撰写实习报告 4月6日——5月29日毕业设计 4月底毕业设计中期抽查 5月30日——6月10日撰写毕业设计说明书 6月10日——6月15日毕业设计答辩 目录