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风力发电机组变桨系统分析_图文

目 录 摘要: ..................................................... 1 一、变桨系统论述 ........................................... 1 (一)变桨距机构?....................................... 1 (二)电动变桨距系统..................................... 2 1. 机械部分?......................................... 3 2. 气动制动 .......................................... 4 二、变桨系统 ............................................... 4 (一)变桨系统的作用..................................... 4 1. 功率调节作用....................................... 4 2. 气动刹车作用....................................... 4 (二)变桨系统在轮毂内的拓扑结构与接线图 ................. 6 三、变桨传感部分 ........................................... 8 (一) 旋转编码器........................................ 8 (二) 接近开关.......................................... 9 四、变桨距角的调节......................................... 10 (一)变桨距部分........................................ 10 (二)伺服驱动部分...................................... 11 总结 ...................................................... 13 参考文献: ................................................ 13 致谢 .................................................................................................................14 1 风力发电机组変桨系统分析 摘要:风能是一种清洁而安全的能源,在自然界中可以不断生成并有规律得 到补充,所以风能资源的特点十分明显,其开发利用的潜力巨大。本文对大型的兆瓦 级风力发电机变桨系统做简单的介绍。 变速恒频技术于 20 世纪 90 年代开始兴起,其中较为成功的有丹麦 VESTAS 的 V39/V42-600KW 机组和美国的 Zand 的 Z-40-600KW 机组。 变速恒频风力发电机组风轮 转速随着风速的变化而变化,可以更有效地利用风能,并且通过变速恒频技术可得 到恒定频率的电能。变速恒频机组的显著优点已得到风力机生产厂和研究机构的普 遍承认,将成为未来的主流机型。但变速恒频风力机组仅通过电机自身调节要达到 减小风速波动冲击的目的是很困难的,因为自然界中风速瞬息万变,特别是在额定 风速以上工况,风力机有可能受到很大的静态或动态冲击。但是变桨风机不会产生 此类情况,变桨距是指大型风力发电机安装在轮毂上的叶片借助控制技术和动力系 统改变桨距角的大小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。 近年来,电动变桨距系统越来越多的应用到风力发电机组当中,直驱型风力发电机 组为变桨距调节型风机,叶片在运行期间,它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。 因此,在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速,在高风速 下,改变桨距角以减少功角,从而减小了在叶片上的气动力。这样就保证了叶轮输 出功率不超过发电机的额定功率。 但是直驱式发电机组在我国目前还没有形成大规模的产业化。我们对直驱型的 风机设计还在不断的进行探讨和摸索当中,同时还要通过长期的试验和收集数据, 对模型进行细化、修正和完善。 关键词:变桨系统;额定功率;功率调节 一、 变桨系统论述 (一)变桨距机构? 变桨距机构就是在风速大于额定风速时,依据风速的变化随时调节桨距角,控制 吸收的机械能,一方面保证获取最大的能量(与额定功率对应),同时减少风力对风 1 力机的冲击。在并网过程中,变桨距控制还可实现快速无冲击并网。变桨距控制系 统与变速恒频技术相配合,最终提高了整个风力发电系统的发电效率和电能质量。 (二)电动变桨距系统 电动变桨距系统就是三个叶片分别装有独立的电动变桨距系统,主要包括回转 支撑,减速机装置和伺服电动机及其驱动器等。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机的破坏。? 三套蓄电池和轴控制盒以及伺服电机和减速机放置于轮毂处,每支桨叶一套, 一个总电气开关盒放置在轮毂和机舱连接处,整个系统的通讯总线和电缆靠滑环与 机舱的主控制器连接,整个系统的通讯总线和电缆靠滑环与机舱的主控制器连接如 图1-1。 图 1- 1 主控制器连接 主控制器与轮毂内的轴控制盒通过现场总线通讯,达到控制三个独立的变桨距 装置的目的。主控制器根据风速,发电机功率和转速等,把命令值发送到电动变桨 距控制系统,并且电动变桨距系统把实际值和运行状况反馈到主控制器。电动变桨 距系统必须满足能够快速响应主控制的命令,有独立工作的变桨距系统,高性能的 同步机制,安全可靠等的要求,下面就分别从机械和伺服驱动两个部分介绍一下电 动变桨距系统如图 1-2。 2 图 1- 2 电动变桨距系统

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