风电机组变桨距系统是安装在轮毂上的风力机叶片借助控制技术和动力系统改变桨距角的大小以改变叶片气动特性的系统。

在额定风速附近，系统依据风速变化随时调节桨距角，控制吸收的机械能，保证获取最大能量（与额定功率对应），并减少风力对风力机的冲击。超过额定风速时，还可以顺桨实现空气制动刹车。在并网时还可以实现快速无冲击并网。变桨距控制与变速恒频技术配合，提高了整个风力发电系统的发电效率和电能质量。

下面，通通给大家介绍风力发电变桨距系统的核心和要点。

一、定桨和变桨机组

1、定桨距控制的机组完全依靠叶片结构设计，发生失速效应使高风速时功率不增大，但由于失速点的设计，很难保证机组在失速后能维持输出额定功率，所以一般失速后功率小于额定功率。

2、变桨距机组可以根据风速的大小和方向，调节气流对叶片的冲击攻角。变桨距调节是沿桨叶的纵轴旋转叶片，改变桨叶位置，控制三片风叶对风速的机械能量吸收，能保持一定的输出功率。变桨技术优点：机组启动性能好，输出功率稳定，停机安全等；缺点：增加了变桨距装置，控制复杂。

3、变桨系统是安装在轮毂内作为空气制动或通过改变叶片角度（螺距）对机组运行进行功率控制的装置，主要功能是：

变桨功能，即通过精细的角度变化，使叶片向顺桨方向转动，改变叶片转速，实现机组的功率控制，它往往是在机组达到额定功率后，进行微调。

风力过大时，可执行制动功能。通过变桨系统，将叶片转动到顺桨位置以产生空气制动效果，和轴系的机械制动装置共同使机组安全停机。

二、技术分类

1、目前变桨执行机构主要有两种：液压变桨距和电动变桨距，其控制方式可分为统一变桨和独立变桨两种。

2、变桨距传动常用的驱动方式有：伺服电机通过齿形皮带驱动；伺服油缸推动四连杆驱动；电机齿轮减速器齿轮驱动。

三、技术原理

1、风电机组的变桨距控制：

叶片静止时节距角为90°，桨叶相当为一块阻尼板→当测量风速在10min内平均达到启动风速时，桨叶向0°方向转动，直到气流对桨叶产生一定的攻角（45°左右）风轮开始启动。并网前变桨距系统的节距给定值由发电机转速信号控制，转速控制器按一定的速度上升斜率给定速度值，调节节距角，调整发电机转速在同步转速附近以寻找最佳的时机并网。

2、根据风速的不同可以将控制分为4个阶段和两种控制方式，即并网前的速度控制和并网后的功率控制。

①低风速（低于风机切入风速），控制系统将发电机和电网断开：风速低于但是接近于切入风速，控制系统将叶片的角度调整到45°，此时的叶片角度将给予风轮很高的力矩。当风速提高时，风轮的转速以及发电机的转速也相应提高，叶片的角度相应地被控制器调小，直到发电机的并网后，达到最佳的条件。

②中等风速（高于切入风速，小于额定风速），发电机连接到电网，功率没有达到额定值。风轮高于启动转速而低于额定转速，控制系统确定最佳的风轮转速以及叶片角度（叶片攻角在0°附近），使机械能的吸收率在此一个风速下达到最大值。

③高风速（高于额定风速，低于切出风速）机组发出额定功率的电能。当风速超过额定风速时，系统调大叶片的角度(0到45°之间)，使功率始终处于额定值。(风力发电机组可以超负荷约10%)。

④极高的危险风速（高于切出风速），如果风速超过停止风速时，系统将发电机和电网断开，叶片调节到全顺桨位置（约90°），叶片停转。

四、机械构成

分为二种技术流派。

1、液压变桨距系统

液压(油压)变桨距系统：主要由动力源液压泵站、控制阀块、蓄能器与执行机构伺服油缸等组成。优点：具有传动力矩大、重量轻、定位准确、执行机构动态响应速度快等特点，能够快速、准确地把叶片调节至预定位置。液压缸的位移，由电液比例阀进行精确控制。在负载变化不大的情况下，电液比例方向阀的输入电压与液压缸的速度成正比，为进行精确地液压缸位置控制，必须引入液压缸位置检测与反馈控制。

①液压泵站核心是液压柱塞泵。

②控制阀块材质为航空级挤压铝。控制阀块的电液比例方向阀控制液压油缸活塞杆位置的变化。

③风机中使用的液压油缸主要是结合位移传感器的电液比例阀控制伺服液压油缸。

④蓄能器，分为皮囊式蓄能器与活塞蓄能器。

2、电动变桨系统

电动独立变桨距系统由交流伺服系统、伺服电机、后备电源、轮毂主控制器构成。

高风速段的变桨距调节功率非常重要，退桨速度过慢会出现过功率或过电流现象，甚至会烧毁发电机；桨距调节速度过快，不但会出现过调节现象，使输出功率波动加大，而且会缩短变桨机构和变桨轴承的使用寿命，影响发电机的输出功率，使发电量降低。

独立变桨控制，可以大大减少风力机叶片负载的波动及转矩的波动，进而减小传动机构。

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以上内容来自碳通通

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