变桨系统作为大型风电机组控制系统的核心部分之一,对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。稳定的变桨控制已成为当前大型风力发电机组控制技术研究的热点和难点之一。变桨控制技术简单来说,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。
一、分类
变桨距控制方式一般可以分为两种,一种是电机执行机构,另一种是液压执行机构。
1、电机执行机构:电机变桨距执行机构利用电动机对桨叶进行单独控制,由于其机构紧凑,可靠,没有象液压变桨距机构那样传动结构相对复杂,存在非线性,泄漏、卡涩时有发生,所以也得到许多生产厂家的青睐。但其动态特性相对较差,有较大的惯性,特别是对于大功率风力机。而且电机本身如果连续频繁地调节桨叶,将产生过量的热负荷使电机损坏。
2、液压执行机构:液压执行机构通过液压系统推动桨叶转动,改变桨叶节距角。该机构以其响应频率快、扭矩大、便于集中布置和集成化等优点在目前的变桨距机构中占有主要的地位,特别适合于大型风力机的场合。国外著名的风力机厂丹麦的Vestas、德国的Dewind、Repower等等都采用液压变桨距方式,目前美国研制最大的容量的风力机也采用液压执行机构。
二、优点
变桨距控制,随着风速的变化调节桨叶节距角,稳定发电机的输出功率。在并网过程中,变桨距控制还可实现快速无冲击并网,而紧急关机时,变桨距机构调节桨叶节距角为90°,使桨叶逆桨,风轮转速降低,减小对风力机负载冲击,提高系统寿命。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。变桨距控制研究对变速恒频风力机组的研制有着重要的意义。
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