1.5兆瓦機(jī)組變槳控制分析

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1、北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD淺談1.5兆瓦機(jī)組變槳系統(tǒng)姓名：房寶光專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化入職時(shí)間：2009年6月16日第10頁(yè)共12頁(yè)北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD摘要風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是實(shí)現(xiàn)是由風(fēng)能到機(jī)械能和機(jī)械能到電能兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的裝置。風(fēng)輪系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能到機(jī)械能轉(zhuǎn)換的裝置，發(fā)電機(jī)和變流系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械能

2、到電能能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。通過(guò)對(duì)變槳系統(tǒng)和變流系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，同時(shí)高質(zhì)量的將不斷變化的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為頻率、電壓恒定的交流電并入電網(wǎng)。通過(guò)對(duì)變槳系統(tǒng)的控制，能有效的控制發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)能的吸收，所以變槳系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性是機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：能量轉(zhuǎn)換變槳系統(tǒng)變槳系統(tǒng)控制風(fēng)能吸收第10頁(yè)共12頁(yè)北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD目錄摘要1目錄2一、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制3（一）發(fā)電機(jī)組的變槳距控制

3、系統(tǒng)的介紹3（二）變槳系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)原理的介紹4二、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方式分析5三、變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)6（一）金風(fēng)1.5兆瓦發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)機(jī)械主要元器件構(gòu)成7（二）金風(fēng)1.5兆瓦發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)電氣主要元器件構(gòu)成7四、變槳距系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要性8五、概括總結(jié)10附錄11參考文獻(xiàn)12第10頁(yè)共12頁(yè)北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD1.5兆瓦機(jī)組變槳距控制系統(tǒng)一、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方式（一）發(fā)電機(jī)組的變槳距控制

4、系統(tǒng)的介紹金風(fēng)1.5兆瓦發(fā)電機(jī)組的變槳距控制系統(tǒng)有兩種控制方式，即并網(wǎng)前的槳距角控制和并網(wǎng)后功率控制。由于發(fā)電機(jī)的功率和風(fēng)輪的速度是嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以通過(guò)對(duì)風(fēng)輪的速度的控制也就實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的功率控制。變槳距控制是最常見(jiàn)的控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吸收風(fēng)能的方法，在額定風(fēng)速以下時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)該盡可能的捕捉較多的風(fēng)能，槳距角設(shè)定值設(shè)定在能夠吸收最大功率的最優(yōu)值，所以這時(shí)機(jī)組運(yùn)行沒(méi)有必要改變將距角，一般槳距角設(shè)定為零度附近，此時(shí)空氣動(dòng)力載荷通常比在額定風(fēng)速之上時(shí)小。在額定風(fēng)速以上時(shí)，變槳距控制可以有效的調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

5、吸收功率及葉輪產(chǎn)生的載荷，使其不超過(guò)設(shè)計(jì)的限定值。因此為了達(dá)到了良好的效果，變槳距控制應(yīng)該對(duì)風(fēng)速變化的情況作出迅速的反應(yīng)。金風(fēng)1.5兆瓦發(fā)電機(jī)組變槳距葉輪在葉片靜止的時(shí)候（順槳）槳距角為87°，這時(shí)氣流對(duì)葉片基本不產(chǎn)生向上的力矩作用，實(shí)際上整個(gè)葉片相當(dāng)于一塊阻尼板。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到了額定啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，變槳系統(tǒng)自動(dòng)向0°調(diào)節(jié)槳距角，當(dāng)風(fēng)速持續(xù)10分鐘超過(guò)3m/s，風(fēng)機(jī)將自動(dòng)啟動(dòng)，圖1-1所示。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速大于9轉(zhuǎn)／分時(shí)自動(dòng)并入電網(wǎng)。當(dāng)隨著風(fēng)速的增加，發(fā)電機(jī)的功率也隨之增加，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到11.7m/s時(shí)，發(fā)電機(jī)達(dá)到額定功率。

6、在風(fēng)速超出額定風(fēng)速時(shí)機(jī)組通過(guò)變槳系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行恒功率控制，如圖1-2所示。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)22m/s并持續(xù)10分鐘，將實(shí)現(xiàn)正常剎車(chē)，變槳系統(tǒng)控制葉片順槳。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于切入轉(zhuǎn)速9轉(zhuǎn)/分時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)。根據(jù)給定速度的參考值，調(diào)整槳距角就達(dá)到了控制功率的目的。圖1-1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，停止?fàn)顟B(tài)第10頁(yè)共12頁(yè)北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司BEIJINGTIANYUANCREATIONWINDPOWERTECHNOLOGYCO.,LTD風(fēng)速m/s功率kW319.6474.55153.96272.17437.38658

7、.19932.2101220111490121500131500141500151500161500171500181500191500201500211500221500圖1-2變槳距發(fā)電機(jī)組功率曲線圖（二）變槳系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)原理的介紹變槳距控制主要是通過(guò)葉片和輪轂之間的軸承機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片來(lái)改變槳距角，由此來(lái)減小作用在葉片的提升力，以達(dá)到減小作用在風(fēng)輪葉片上的扭矩和功率的目的。變槳電控系統(tǒng)主電路采用交流-----直流----交流回路，變槳電機(jī)采用交流異步電機(jī)（見(jiàn)圖1-3變槳驅(qū)動(dòng)原理圖）。變槳電機(jī)為變槳系統(tǒng)提供扭矩

8、，變槳系統(tǒng)減速器把扭矩增大約100倍后，通過(guò)另一端的變槳小齒輪（小齒輪上固定一個(gè)齒形帶，齒形帶與葉片上的變槳軸承相連接），把力傳遞到變槳軸承上面，使變槳軸承旋轉(zhuǎn)，從而改變?nèi)~片迎風(fēng)角度。變槳速率或變槳電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，采用閉環(huán)頻率控制。相比采用直流電機(jī)調(diào)速的變槳控制系統(tǒng)，在保證調(diào)速性能的前提下，避免了直流電機(jī)存在碳刷容易磨損，維護(hù)工作量大、成本增加的缺點(diǎn)。變槳傳動(dòng)采用齒形帶傳動(dòng)，變槳平穩(wěn)，無(wú)需潤(rùn)滑，結(jié)構(gòu)