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风机变桨系统分析和研究

文档名称:风机变桨系统分析和研究
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上传者:锦外无花
添加时间:2019/05/20
内容摘要:
技术与应用
风机变桨系统分析和研究
赵亚亮余康2苏杰罗冉冉
(1.华北电力大学,河北保定071003,2.北京华电天仁电力控制技术有限公司,北京100085)
摘要风机的变桨系统在风力发电机组的整个运行过程中发挥着非常重要的作用,它可以保
证风机充分的利用风能,提高效率,稳定输出功率。本文简要介绍了该系统的结构及工作原理,
并分析了该系统的控制方案的特点
关键词:变桨系统;风力发电机组;工作原理;控制方案
Analysis and Study of Pitch System about Fan
thao Yaliang ru Kang Su Jie Luo Ranran
(1 North China Electric Power University, Baoding, Hebei 071003
2 Beijing Hua Dian Tianren Electric Power Control Technology Co, Ltd, Beijing 100085)
Abstract Pitch system of fan plays a very important role in wind turbine during the entire
operation, It will ensure that fan can be full use of wind energy, improve efficiency, be stable output
power. This paper introduces the system structure and working principle, and analyzes the characteristics
of the system's control scheme
Key words: pitch system: wind turbine; working principle; control scheme
近年来,随着全球面临的资源枯竭和人类环保意在风机启动过程中,变奖系统控制桨叶的角度以实
识的增强,风能作为一种可再生、绿色能源越来越受现风机依靠风力自行启动;在风机正常运行过程中,
到人们关注。在可再生新能源中,风力发电是世界上变桨系统控制桨叶的角度以实现达到额定风速后风
公认的最接近商业化的可再生能源技术,所以许多网机维持满负荷稳定运行,不过载;在风机正常或紧
家开始着手开发风能,风力发电已经发展成为一个比急停机时,变桨系统控制桨叶转到预定安全位置,
较成熟的产业2。伴随着我国“十二五”计划的出台,实现空气动力刹车,确保风机安全停运。该变桨系
我国风能开发利用进出了一个崭新的阶段。
统的总体结构如图1所示。
变速变桨距风力发电机组成为大型风力发电机
组研发和应用的主流机型。与定桨距风力发电机组相
滑环球
变浆和!的
比,变桨距风力发电机组具有在额定功率点以上输出
功率平稳、相同功率机组额定风速低、不受气流密度
变化等环境因素影响和良好的启动和制动性能等优
点。变桨距风力机是指整个叶片绕叶片中心轴旋转
使叶片功角在一定范围内变化,以便调节输出功率不
家(
超过设计容许的值。在机组出现故障时,需要紧急停
机,一般应先使叶片顺桨,这样机组结构中受力小,
可以保证机组运行的安全可靠性。本文依托华电天仁
变农:
公司的变桨系统,对其进行了比较详细的介绍。
1变桨系统的功能原理
风电变桨控制系统是MW級以上风力发电机组
控制和保护的重要装置,是风机停机的主刹车系统。
图1总体结构图
201年第9期电技133
技术与应用
包括三个相对独立的变*轴箱,分别编号为轴2.2低电压穿越
箱A、轴箱B和轴箱C,以及与各轴箱连接的伺服
低电压穿越就是指风力发电机的端电压降低到
电机、位置传感器和限位开关。每个轴箱单独控制
定值的情况下不脱离电网而继续维持运行,甚至述
个桨叶,轴箱与轴箱、轴箱与电机之间通过电缆可为系统提供一定无功以帮助系统恢复电压的能力。
连接。电机通过减速箱连接至桨叶法兰齿轮。电机具有低电压穿越能力的风力发电机可躲过保护动作
减速焃轮和法兰齿轮装置为轮毂部件
时间,故障切除后恢复正常运行。这可大大减少风电
系统的原理结构如图2所示。
机组在故障时反复并网次数,减少对电网的冲击。
当变桨系统交流失电或故障时,整个变桨系统
切为超级电容供电,8s后进入紧急模式,变桨系统
顺桨到安全位置。完全满足低电压穿越(LVRT)的
SG6电
要求。这种控制策略能使变桨系统实现低电压穿越
功能,维护电网安全稳定运行
泡容
3校零与 teach操作
C电29y
3.1校零
1)变桨系统正常上电,与风机主控通信正常后
图2原理结构图
将轴箱全切为手动模式。
2控制方案的设计
2)在另外两个桨叶在安全位置的前提下,将本
天仁1.5G变桨系统采用三柜制设计理念,系统
桨叶手动操作至机械零位(叶片角度刻度尺指示在
包括三个基本相问的控制柜,它采用了先进的交流
零度))。
伺服控制技术和超级电容电源后备技术,动态响应
3)编码器校零短接,观察当前 Pitch system I
能力强,定位精度高,具有集成度高、可靠性高
桨叶角度值是否变为0,如果是则校零成功,此时
寿命长、结构简单、使用维护方便、环境适应能力
当前零位值会保存在码盘中。
强等特点。
4)将本轴箱操作回89°,观察95°撞铁滑块是
2.1安全链与EFC
否在90°传感器附近。重复以上操作将另外两个
风机的安全系统是失效-安全控制模式,由于独
叶校零。
立安全链的存在,不会导致任何叶片向小的桨距角
由于零位值记录在码盐中,调试校零后,运行
方向变距或导致风机加速度旋转。所有的触发停
维护过程中,不需重新校零。电机码盘损坏的情况
机的触点都是串联的。华电天仁风机安全链串入
下,更换码盘后电机对应的桨叶需要按上述步驟重
个轴箱 PLC OK8K3触点回路,当有故障发生时,安
新校零。
仝链断开,进入紧急模式;EFC紧急顺桨信号分别
3.2 teach操作
接入三个轴箱的继电器,当发生EFC时,继电器失
1)将变桨系统三个轴箱都切为手动,以太网连
电,风机顺桨。控制模式如图3所示。
接上PLC,打开1 nternet Explorer浏览器。
C
2)点击 Positionteachdrive右侧软按钮后,变桨先
24V-4V
带动叶片转至92,然后由92开桨至-2°,在此过程叶
PLC分别记录90°和3°~5°传感器对应的 Switchon和
Switchoff值。接着变桨系统自动顺桨回89°。
轴箱
3) Teach完成后,点击进入 pitch system界面
(详见调试界面说明),观察 sensor pos teached状
态是否为True,如为True则表示 Teach成功,Fasl
表示失败。通常 Teach失败是由于传感器本身枚障
或安装间距(指的是传感器表面至滑块表面的间
通常要求3~5mm)过大导致 Teach不成功。
图3安全链
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