独立变桨系统

独立变桨系统独立变桨系统

变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。

独立变桨系统变桨角度

风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时（风速在12m/s到25m/s之间时），为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间（变桨角度根据风速的变化进行自动调整），通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。

独立变桨系统备用电池变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。

由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。

独立变桨系统编码器

每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。

风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。独立变桨系统变桨系统控制框图滑环变桨中央控制箱执行轮毂内的轴控箱和位于机舱内的机舱控制柜之间的连接工作。

变桨中央控制箱与机舱控制柜的连接通过滑环实现。通过滑环机舱控制柜向变桨中央控制柜提供电能和控制信号。另外风机控制系统和变桨控制器之间用于数据交换的Profibus-DP的连接也通过这个滑环实现。

变桨控制器位于变桨中央控制箱内，用于控制叶片的位置。另外，三个电池箱内的电池组的充电过程由安装在变桨中央控制箱内的中央充电单元控制。独立变桨系统中控箱独立变桨系统轴控箱在变桨系统内有三个轴控箱，每个叶片分配一个轴控箱。箱内的变流器控制变桨电机速度和方向。独立变桨系统电池箱

和轴控箱一样，每个叶片分配一个电池箱。在供电故障或EFC信号（紧急顺桨控制信号）复位的情况下，电池供电控制每个叶片转动到顺桨位置。独立变桨系统变桨电机

变桨电机是直流电机，正常情况下电机受轴控箱变流器控制转动，紧急顺桨时电池供电电机动作。独立变桨系统冗余编码器限位开关独立变桨系统各部件间连接电缆

变桨中央控制箱、轴控箱、电池箱、变桨电机、冗余编码器和限位开关之间通过电缆进行连接。为了防止连接电缆时产生混乱，电缆有各自的编号。独立变桨系统变桨机构的机械链接4.2传动系统1、传动系统的结构（1）分离式结构图4.31所有部件都单独的固定在机舱的承力结构上。优点：所有部件都有可达性，如更换齿轮箱，无需分解整个机器。缺点：安装误差可能造成部件损坏，不对中和其他误差可能会产生预想不到的附加载荷，造成振动过大或提前磨损等故障。4.2传动系统（2）集成式结构把多个功能集成在一个部件上。1）直驱式图4.32

取消齿轮箱，传动系统短，轮毂直接与发电机相连。2）带齿轮箱的图4.33优点：紧凑的尺寸，运输方便，安装简单。缺点：齿轮须特殊加工，需要承担转子支撑传来的大载荷。不分解整个结构，齿轮箱无法更换。4.2传动系统（3）混合结构图4.34部分集成化结构形式。“三点支撑”（4）风机功率的限制方式对于选择传动系统的结构形式无影响。均可应用于失速型风机和变桨型风机。4.2传动系统2、齿轮箱（1）结构形式圆柱齿轮、行星齿轮、早先也应用过皮带齿轮等。（2）圆柱齿轮表4.4，图4.381）最常见的齿轮传动形式，由两个固定在两根相互平行轴上的齿轮相互啮合。2）一般采用斜齿轮，可保证式中2个齿处于啮合，载荷分布较均匀。3）与直齿啮合比较噪音小，寿命长。4）应用于功率小于500kW的风机。4.2传动系统（3）行星齿轮表4.41）传动方式是：由3个或更多行星齿轮同心的绕着太阳轮布置，同时与太阳轮和内齿轮啮合。行星齿轮固定在旋转的或静止的行星架上。运行方式：内齿轮旋转、行星架静止（图4.39）或内齿轮静止、行星架旋转（图4.40）。原因：容易改变传动比。备注：传动比k例如：a、b两个齿轮啮合，齿数分别为za和zb，则传动比为a、b齿轮角速度之比、转速之比或齿数反比。4.2传动系统（4）大型