风电变桨系统简介介绍学习课件PPT.ppt

变桨系统简介目录01 关于变桨风机的几个重要概念02 变桨控制原理和过程01 关于变桨风机的几个重要概念•（1）上风向风机与下风向风机 上风向是指主风方向的相反方向，即风机的叶轮面在塔筒前面（相对来风方向），正对面迎着风；下风向是指主风方向，即风机的叶轮面在塔筒后面（相对来风方向），背对着风 上风向风机：目前的大型风力发电机都是的这种型式的 优点：风吹来时不会被风机其他部件影响，风能利用效率高一点 下风向风机：因为风会受到前面塔筒的影响（塔影效应），在吹过风轮的时候，已经有了部分损失，而且风的稳定性也会变差对机组产生不利影响 优点：目前有的小型风力机采用下风向型式，因为塔影效应对小风机影响不大；可以根据风向的变化，自动进行偏航对风，节省控制成本•（2）偏航偏航的定义是航空器的实际飞行路线（航迹线）偏离预定航线的现象偏航系统是风力发电机组特有的控制系统偏航控制系统主要由偏航测量、偏航驱动传动部分、纽缆保护装置三大部分组成主要实现两个功能:一是使机舱跟踪变化稳定的风向;二是由于偏航的作用导致机舱内部电缆发生缠绕而自动解除缠绕•（3）桨距角桨距角，也叫节距角，是指叶片弦长与旋转平面的夹角。

在风力发电机组中，如果把三个桨叶所在的平面作为一个参考面，那么任何一个叶片与该参考面的夹角就是叶片桨距角 一般变桨角度在0-86度不同节距角时的桨叶截面图02 变桨控制原理和过程•（1）原理：定浆距风机通过叶片的失速,即改变叶片横断面周围流动的气流,导致效率的损失,从而控制风机的最大输出功率;变浆距风机是通过叶片沿其纵向轴转动,改变气流对叶片的攻角,从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩,使发电机功率输出保持稳定. 变桨过程：根据机舱顶部的气象站和风速仪所测量数据，控制系统发出指令给变桨电机，变桨电机为变桨系统提供扭矩，变桨系统把扭矩增加大约100倍后，通过另外一端的变桨小齿轮（小齿轮上面带着一个齿形带，齿形带与叶片上面的变桨轴承相连），把力传递到变桨轴承上面，使变桨轴承旋转，改变叶片的迎风角度•（2）变桨控制过程①构成：主要由PLC、可逆直流调速装置、直流电机、绝对式位置编码器等组成，并由蓄电池做后备电源其中轮毂控制柜中装有PLC控制系统，它通过现场总线(例如CAN总线)和主控制系统通信,接受主控制系统的指令(主要是桨叶转动的速度和角度指令),并控制可逆直流调速装置驱动直流电机,带动桨叶朝要求的方向和角度转动,同时PLC 还负责蓄电池的充电控制﹑蓄电池电压的监控等辅助控制.•统一变桨系统主要部件•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。

中央控制箱与机舱控制柜的连接通过滑环实现通过滑环机舱控制柜向变桨中央控制柜提供电能和控制信号•另外风机控制系统和变桨控制器之间用于数据交换的 Profibus-DP 的连接也通过这个滑环实现变桨控制器位于变桨中央控制箱内，用于控制叶片的位置另外，三个电池箱内的电池组的充电过程由安装在变桨中央控制箱内的中央充电单元控制 注：变桨中央控制箱也叫轮毂控制柜，其安装在轮毂内的固定支架上•轴控箱•电池柜每个叶片分配一个电池箱在供电故障或 EFC 信号（紧急顺桨控制信号）复位的情况下，电池供电控制每个叶片转动到顺桨位置•轮毂内变桨构成实物图•滑环实物图•编码器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•限位开关：进行变桨调节时，为了预防桨距角超过设定值，在设定值处安装了限位开关，当齿轮转到限位开关处，限位开关的撞杆会把信号通过电缆传递给控制柜，提示变桨轴承已经处于极限工作位置，对变桨电机刹车抱闸。

•独立变桨系统是指每个叶片都有一个单独的轮毂控制柜和电池柜，三个叶片之间互不影响，都接受主控制柜的命令动作•变桨控制柜可对每个桨叶采用一个伺服电机进行单独调节伺服电机通过主动齿轮与桨叶轮毂内齿圈相啮合，直接对桨叶的节距角进行控制•位移传感器采集桨叶节距角的变化与电机形成闭环PID负反馈控制在系统出现故障，控制电源断电时，桨叶控制电机由蓄电池供电，将桨叶调节为顺桨位置，实现叶轮停转•独立变桨系统结构示意图变桨驱动装置变桨轴承•变桨驱动装置•定速变桨距调节•变速变桨调节谢谢观赏。