必威体育精装版工作汇报.ppt

1.变桨距控制原理及过程 变桨距控制（Active Pitch Control）技术简单来说，就是通过调节桨叶的节距角，改变气流对桨叶的攻角，进而控制风轮捕获的气动转矩和气动功率。目前，国内外风电变桨距控制主要有两种方法，即统一变桨距控制（Collective Pitch Control）和独立变桨距控制（Individual PitchControl）。 统一变桨和独立变桨 统一变桨距控制是最先发展起来的变桨距控制方法，目前应用最为成熟。统一变桨距控制是指风力机所有叶片的节距角均同时改变相同的角度。 独立变桨距控制是在统一变桨距的基础上发展起来的新型变桨距控制理论和方法。独立变桨距控制是指风力机的每支叶片根据自己的控制规律独立地变化节距角，可以有效地解决统一变桨中水平轴风机由于风切效应、塔影效应等不可避免的干扰因素引起的桨叶和塔架等部件的载荷在时间和空间上的不均匀问题，从而减少叶片疲劳损害的可能性，稳定输出功率。 。 统一变桨距驱动机构 统一变桨距驱动机构 统一变桨距动画演示 风力机的独立变桨距系统 现代大中型风力发电机组对叶片的变桨距性能有较高的要求，要保证在起动状态、正常运行状态、停机顺桨状态能有良好的变桨距角功能，也就是： 起动状态：风力机在静止时，桨距角为90度（全顺风）；当风速达到起 动风时，叶片转向45度左右，以获得较大的起动转矩；当风轮转速达 到一定速度时再调节叶片转到0度。 运行状态：在正常运行时，当功率在额定功率以下时，桨距角在0度附近；当功率超过额定功率时，根据计算机命令增大叶片的攻角，并不断调整桨距角使发电机的输出功率保持在额定功率附近，桨距角变化范围在0度到30度之间。 停机顺桨状态：当风机正常停机和快速停机时将叶片顺桨到90度附近，利用叶片的气动阻力将风轮转速降为0。当停电或出现故障时无需计算机命令能自动进入全顺桨状态，使风力机紧急停机，确保风力发电机组的安全。 独立变桨的驱动方式：液压驱动与电动驱动 外齿轮电动驱动系统：变桨驱动电动机通过电机机架安装在叶片根部，电机轴上的小齿轮和变桨齿轮啮合。当电动机转动时推动叶片转动，即可改变桨距角。3个桨叶各有一套变桨距驱动电动机与相关部件，也是独立电动变桨系统，3个叶片的桨距角由计算机控制按规律同步变化。 外齿轮电动变桨距系统动画演示 变桨距控制系统 变桨距系统分为叶尖局部变距和全叶片变距 叶尖局部变距：通常只变叶尖部分(约0.25R～0.30R)的节距角，其余部分翼展是定桨距的。 全叶片变距又分为离心式变距和伺服机构驱动式变距 离心式变距：利用叶片本身或附加重锤的质量在旋转时产生的离心力作为动力，使叶片偏转变距。 伺服机构驱动式变距：大型风电机组的变距，通常要借助电动或液压的伺服系统使叶片旋转变距。 变桨距控制系统 变桨距控制系统 变桨距调节方法可以分为三个阶段 开机阶段：当风电机达到运行条件时，计算机命令调节节距角。先将节距角调到45°，当转速达到一定时，再调节到0°，直到风电机达到额定转速并网发电。 保持阶段：当输出功率小于额定功率时，节距角保持在0°位置不变。 调节阶段：当发电机输出功率达到额定后，调节系统即投入运行，当输出功率变化时，及时调节距角的大小，在风速高于额定风速时，使发电机的输出功率基本保持不变。 变桨距控制系统 变桨距执行系统 a、变桨距执行系统是一个随动系统，即桨距角位置跟随变桨指令变化。 校正环节是一个非线性控制器，具有死区补偿和变桨限制功能。 b、死区来补偿电动变距机构的不灵敏区，变桨限制防止超调。 c、电动变桨系统由伺服电动机，伺服驱动器，独立的控制系统，电源 减速箱，齿盘，传感器、主控制器等组成。 d、位置传感器给出实际变桨角度。 3.国外研究现状 T.G.van Engelen 在文献中，利用多叶片坐标变换独立变桨技术降低了叶轮旋转载荷、塔影效应和风剪切三个因素产生的载荷，同时也显著降低了风力发电机在额定输出功率时的疲劳载荷。 Kausihan Selvam 在文献中，阐述到：利用先进的多变量前馈控制策略的独立变桨控制技术降低了叶片在各个不同频率下的载荷。 E.A.Bossanyi and A Wright 在文献中，对一台风力发电机组进行了独立变桨控制理论的现场测试，采用的测试方法得出的结论不仅验证了独立变桨控