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          風電中的變槳控制的原理與要求

          發布時間:2021-09-10 14:35   類型:應用案例   人瀏覽

            風力發電機的所處環境,也在不斷的擴展。在陸上的風電場,國內最高的海拔到了4700米,而海上的風電場,國內最遠的風電場,離岸的直線距離為48千米。

            風機的功率和尺寸不斷增大,應用場景不斷擴展,對于風機在風速變化下的適應性,以及極端條件下風機的安全性,提出了更高的要求。而這正是風機變槳控制的拿手好戲。變槳控制,即采用機械液壓或者電動伺服的方式,控制風機槳葉的旋轉,來調節槳葉的節距角,改變氣流對槳葉的攻角,進而控制風機槳葉捕獲的氣動轉矩和氣動功率。

            1、變槳控制原理

            以葉片的旋轉面為參考面,當葉片與該面的角度及槳距角為0時,葉片捕獲的風能最大,此時的風力發電機發出的功率也最大,當葉片與該面的角度及槳距角為90時,葉片的阻力最大,使得風機停機,這在一些極端天氣里,對整個風機的安全運行至關重要。

            電動變槳因為運行維護方便,成本低,控制響應高,在風電中采用的越來越多。電動變槳采用電動伺服控制器驅動變槳電機,變槳電機驅動小齒輪,小齒輪再驅動槳葉的變槳軸承,從而實現葉片的轉動。


          電動變槳示意圖,來自眾城卓越官網


            2、變槳控制的要求

            變槳驅動器是變槳系統最為核心的部件,其平臺化的產品功能不但可以覆蓋陸上和海上所有風機平臺的需求,也可以幫助這些平臺降低成本,以及進一步提高變槳系統的可靠性和整機控制需求的適應性。變槳距控制系統與變速恒頻技術相配合,最終提高了整個風力發電系統的發電效率和電能質量。由于風電場一般建在自然環境惡劣的地區,變槳控制的驅動器可靠性,環境適應性的要求很高,因為一個變槳驅動器出現故障,輕則造成風機停機,重則危及整個塔筒的安全,即使最小的維修,其停機的發電損失,以及巨額的維修費用也會對風電場造成巨大的經濟損失。從下表可以看出變槳驅動器的極高的可靠性,環境適應性,安全性的要求。例如,典型工業伺服驅動器的工作環境溫度只到45°C,45°C以上需要降額,而變槳控制驅動器的工作溫度最高可達70°C,另外對于振動要求,典型工業伺服驅動器的振動依據頻率范圍在0.5g到1g之間,低頻20HZ以下1g,20Hz~50Hz之間0.5g或者0.6g,而變槳控制驅動器可達2g,另外變槳控制驅動器會需要通過低電壓穿越測試,高電壓穿越測試,以及考慮設計/制造失效模式影響分析等等。


          變槳控制驅動器與工業伺服驅動器可靠性比較表

            眾城卓越作為國內專注于風電領域深耕的廠商,具有較強的自主研發能力和技術專利,經過多年發展,具備了一整套集變槳伺服驅動、變槳電機、偏航系統、變槳儲能于一體的、成熟的、可靠的風電專用解決方案。風電變槳系統是其產品線中的主要產品,與全球變槳產品的廠商都有相應的合作,其推出的PD系列變槳驅動器,已經累計發貨超過15000臺,服務于全國各地160多個風場,以其高安全性,高可靠性,高集成度受到了多數風電主機廠和系統集成商客戶的稱贊。




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