机电一体化2号修改讲解.pptx

风力发电机组变桨距系统 华北理工大学 13机械一班 周宽，张志远，刘敬鹏，陈红佳，李新新 课题的意义 未来发展 总结不足 目录catalogue 01 03 02 04 01课题的意义 研究风力发电的意义 没有学过风力发电，作为机械的学生为什么探讨这个问题？ 我国风能较为丰富 风能属于绿色能源 风能股市增长率排第二 01课题的意义 研究风力发电的意义 01 课题意义 变桨距系统是主流风力发电机的重要组成部分. 变桨距风力机以其能最大限度地捕获风能、输出功率平稳等优点 风力发电机微型和兆瓦级发展，变桨距系统是兆瓦级风力发电机组的关键技术之一 研究变桨距系统的意义 02 变桨距系统 . 1.变桨距机构 2.变桨距装置的机构 3.典型变桨距系统 4.变桨距机构零部件 5.变桨距调节控制器的组成 6.变桨距控制系统的软件设计 02 变桨距系统 . . 1.变桨距机构 （一）变桨距调节的工作原理 变桨距控制是通过叶片和轮毂之间的轴承机构，借助控制技术和动力系统转动叶片，来减小迎风角，由此来减小翼型的升力，以达到减小作用在风轮叶片上的扭矩和功率的目的。一般变桨距范围从起动角度00~ 900顺桨，叶片就像飞机的垂直尾翼一样。 02 变桨距系统 . . 1.变桨距机构 （二）变桨距机构的组成 变桨距系统由变桨距机构和变桨距控制系统两部分组成。变桨距机构是由机械、电气、液压组成的装置，变桨距控制系统是一套计算机控制系统。可实现集中远程控制的变桨距风力发电机的组成如下图所示。 02 变桨距系统 . . 2.变桨距装置的机构 变桨距装置的机构 变桨距执行机构 平行轴齿轮驱动 垂直轴伞齿轮驱动 机械摇杆驱动 变桨距驱动装置 按动力源分 液压变桨距机构 电动变桨距机构 按调节方式划分 共同驱动变桨距系统 独立驱动变桨距系统 02 变桨距系统 . . 3.典型变桨距系统 （一）单电动机共同驱动变桨距系统 早规的变桨距风力发电机组采用3个桨叶统一控制的方式，即3个桨叶的变换角度是一致的，对所有桨叶采用一个伺服电动机进行调节控制，如图所示。电动变桨距装置包括变桨距伺服电动机、伺服驱动器、独立的控制系统、蓄电池、减速箱、齿轮、传感器部分等组成。 02 变桨距系统 . . 3.典型变桨距系统 （二）独立电动机驱动变桨距系统 电动独立变桨距系统就是3个桨叶独立实现变桨，它提供给风力发电机组功率输出和足够的刹车制动能力，这样可以避免过载对风力发电机组的破坏。3个独立变桨距装置同时损坏的概率为零，也就满足了“失效一保护”的设计要求。独立电动机驱动变桨距系统通过独立的变桨控制，可以大大减小叶片载荷的波动及转矩的波动，从而减小了传动机构和齿轮箱的疲劳程度以及塔架的振动，而输出功率能基本恒定在额定功率附近。下面就分别从机械和伺服驱动两个部分介绍一下电动变桨距系统。 02 变桨距系统 . . 3.典型变桨距系统 1．独立电动变桨机械装置 电动变桨距系统采用3个桨叶分别带有独立的电动机驱动变桨距系统，机械部分包括变桨距轴承、减速机和传动齿轮等。减速机固定在轮毂上；变桨距轴承的内环，端面是法兰内边是齿圈，变桨距轴承的内圈法兰上安装叶片，齿圈与减速机上的齿轮相啮合；变桨距轴承的外圈固定在轮毂上。当电动机驱动变桨距系统通电后，电动机带动减速机的输出轴小齿舵旋转，从而带动变桨距轴承的内圈与叶片一起旋转，实现了改变桨距角的目的。图所示为独立电动变桨距机械传动示意图。 02 变桨距系统 . . 3.典型变桨距系统 2．独立电动变桨伺服驱动装置 独立电动变桨距系统由三套相同的交流伺服系统（包括伺服电动机）、驱动减速箱、后备电源（蓄电池）、叶片变桨距轴承齿轮、传感器、独立的控制箱和一套轮毂主控系统等部分构成。伺服电动机通过减速器上的主动齿轮与变桨距轴承内齿圈相啮合，直接对叶片的桨距角进行控制。电动变桨距伺服系统的结构如上图所示，变桨距伺服电动机的控制如下图所示。三套蓄电池和分控制箱以及伺服电动机和减速机固定在轮毂内。 02 变桨距系统 . 3.典型变桨距系统 （三）液压驱动变桨距系统 液压变桨距驱动系统是以液压泵站作为动力源，用它产生的液压油通过液压阀的控制，推动液压缸内的活塞往复动作，进而驱动叶片转动。液压变桨距机构的原理框图如图所示。 02 变桨距系统 . . 4.变桨距机构的零部件 行星齿轮减速器 液压缸 轴承 驱动电动机 02 变桨距系统 . . 5.变桨距调节控制器的组成 在此以直驱型风力发电机组的变桨距控制模型为例介绍 其采用闭环控制用于风机正常运行时控制叶片桨距角。在高风速时，该力矩保持在额定水平，用桨距控制来调节叶轮的转速，来限制超过额定风速时的功率输出。其控制器的组成如图所示。 02 变桨距系统