世界各國在改善能源結構、提高能源效率的同時都在大力發展可再生能源，其中發展較快的就是風力發電。風力發電控制系統的基本要求為：保證可靠運行、獲取最大能量、提供良好的電力質量。為了達到這一控制目標，風力發電系統應用了東元伺服產品的控制技術經歷了定槳距控制、變槳距控制及變速控制。下面華科星電氣小編就東(dong)元(yuan)伺(si)服產品在風電行(xing)業的應用情況，做一個簡單的分析。

隨著風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)單機(ji)容(rong)量(liang)的(de)大型化(hua)，變(bian)槳距(ju)控(kong)(kong)制(zhi)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)技術因其高(gao)效性和實用性正(zheng)受到越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)重視。變(bian)槳距(ju)控(kong)(kong)制(zhi)是根據風(feng)速的(de)變(bian)化(hua)來調整葉片的(de)槳距(ju)角，從而控(kong)(kong)制(zhi)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)輸(shu)出功率，以達到風(feng)力(li)機(ji)在低風(feng)速階(jie)段盡可能(neng)多(duo)的(de)吸收(shou)風(feng)能(neng)，以及(ji)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)在高(gao)風(feng)速階(jie)段保持(chi)功率平(ping)穩輸(shu)出的(de)目的(de)。

變速(su)(su)恒頻風(feng)(feng)力發電(dian)系統(tong)運(yun)(yun)行控(kong)制的總體方案是：風(feng)(feng)速(su)(su)低于額定(ding)(ding)風(feng)(feng)速(su)(su)時(shi)，風(feng)(feng)力機(ji)按優化(hua)槳(jiang)距角定(ding)(ding)槳(jiang)距運(yun)(yun)行，系統(tong)根(gen)據(ju)風(feng)(feng)速(su)(su)的變化(hua)控(kong)制發電(dian)機(ji)轉速(su)(su)，調節風(feng)(feng)力機(ji)葉(xie)尖速(su)(su)比，從(cong)而實現(xian)最(zui)佳功(gong)(gong)率(lv)曲線的追蹤和最(zui)大風(feng)(feng)能的捕獲(huo)，當風(feng)(feng)速(su)(su)超過額定(ding)(ding)風(feng)(feng)速(su)(su)時(shi)，利用(yong)變槳(jiang)控(kong)制系統(tong)增大β，降低 Cp，控(kong)制風(feng)(feng)輪捕獲(huo)功(gong)(gong)率(lv)，保(bao)持風(feng)(feng)力機(ji)輸(shu)出功(gong)(gong)率(lv)穩定(ding)(ding)在額定(ding)(ding)功(gong)(gong)率(lv)附近。

目(mu)前(qian)，國內外(wai)風電機(ji)(ji)組變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)距(ju)(ju)控制主要有兩種方式(shi)，即統一(yi)變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)距(ju)(ju)控制 (CPC，CollectivePitchControl)和獨(du)立變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)距(ju)(ju)控制(IPC，IndividualPitehControl)。前(qian)者是指機(ji)(ji)組的(de)(de)(de)(de)所有槳(jiang)(jiang)(jiang)葉都由(you)一(yi)個(ge)執行(xing)(xing)機(ji)(ji)構控制，進行(xing)(xing)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)槳(jiang)(jiang)(jiang)距(ju)(ju)角變(bian)(bian)化;后者是在(zai)前(qian)者的(de)(de)(de)(de)基礎上發展起來的(de)(de)(de)(de)新型變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)距(ju)(ju)控制理論(lun)和方法，獨(du)立變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)距(ju)(ju)控制是指風機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)每(mei)個(ge)槳(jiang)(jiang)(jiang)葉都由(you)獨(du)立的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)距(ju)(ju)執行(xing)(xing)機(ji)(ji)構控制。不(bu)過(guo)，他們(men)各自(zi)特點非常明顯：前(qian)者具(ju)有控制簡單，成(cheng)本相(xiang)對(dui)較低等優(you)點，但是一(yi)旦變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)執行(xing)(xing)機(ji)(ji)構出(chu)(chu)現故障，只能停機(ji)(ji)維修；后者成(cheng)本較前(qian)者高，且在(zai)控制上較復(fu)雜，但是可以很好(hao)的(de)(de)(de)(de)應付自(zi)然界(jie)中風力在(zai)風輪(lun)平面上分布不(bu)均(jun)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題，提高風能的(de)(de)(de)(de)利用(yong)率，減小槳(jiang)(jiang)(jiang)葉的(de)(de)(de)(de)拍打震(zhen)動(dong)，降低風力對(dui)機(ji)(ji)組的(de)(de)(de)(de)沖擊，同時也可以避免一(yi)個(ge)執行(xing)(xing)機(ji)(ji)構出(chu)(chu)現故障就(jiu)必須停機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題。因(yin)此(ci)，獨(du)立變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)比統一(yi)變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)(jiang)更具(ju)有優(you)勢(shi)。

華(hua)科(ke)星(xing)電氣東元(yuan)伺(si)服代理證

東元伺(si)(si)服(fu)(fu)系(xi)統(tong)(tong)是實現(xian)變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)控制的核(he)心成分(fen)，目前變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)距(ju)的執(zhi)行機構大致(zhi)分(fen)為電(dian)液伺(si)(si)服(fu)(fu)變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)距(ju)系(xi)統(tong)(tong)和(he)電(dian)氣伺(si)(si)服(fu)(fu)變(bian)(bian)槳(jiang)(jiang)距(ju)系(xi)統(tong)(tong)兩(liang)類：

1.電液伺(si)服變槳(jiang)距系(xi)統

東(dong)元伺服液壓(ya)變槳(jiang)系(xi)統(tong)根據(ju)給定的槳(jiang)距角(jiao)，利(li)用一(yi)套曲柄連桿機(ji)構同步驅動(dong)或者由3個(ge)液壓(ya)缸分別推動(dong)槳(jiang)葉(xie)轉動(dong)，調節(jie)槳(jiang)距角(jiao)，優點(dian)是對(dui)于大慣(guan)性負載具(ju)有(you)頻率響應快(kuai)、扭矩大，實現無級調速(su)，便于集(ji)中控制和集(ji)成化(hua)等優點(dian)，目(mu)前在(zai)中國商業(ye)機(ji)組(zu)中占(zhan)有(you)重(zhong)要的地位，國外 Vestas、Gamesa和EHN等公司的風機(ji)也采用液壓(ya)變槳(jiang)技術。缺點(dian)是其(qi)傳動(dong)結構相對(dui)復雜(za)，漏(lou)油、卡澀時有(you)發生，且液壓(ya)傳動(dong)部件在(zai)夏季(ji)(ji)和冬(dong)季(ji)(ji)的控制精度差別較大。

伺服電(dian)(dian)機液(ye)(ye)壓變(bian)槳(jiang)(jiang)距系統(tong)是一個典型的(de)(de)位置控(kong)制系統(tong)，即(ji)系統(tong)通過(guo)控(kong)制電(dian)(dian)液(ye)(ye)比例(li)(li)(li)(li)輸(shu)出(chu)閥(fa)的(de)(de)壓力實(shi)現對液(ye)(ye)壓缸(gang)活塞桿位移(yi)的(de)(de)控(kong)制，所(suo)以其控(kong)制性能取決(jue)于(yu)比例(li)(li)(li)(li)閥(fa)、液(ye)(ye)壓缸(gang)等(deng)元部件的(de)(de)特性及槳(jiang)(jiang)距控(kong)制器(qi)(qi)的(de)(de)設計(ji)(ji)。具體工作(zuo)時，槳(jiang)(jiang)距控(kong)制器(qi)(qi)根據槳(jiang)(jiang)距角(jiao)給定與實(shi)際(ji)槳(jiang)(jiang)距角(jiao)的(de)(de)差值計(ji)(ji)算出(chu)電(dian)(dian)液(ye)(ye)比例(li)(li)(li)(li)閥(fa)的(de)(de)控(kong)制電(dian)(dian)壓(-10~+10V)，通過(guo)電(dian)(dian)液(ye)(ye)比例(li)(li)(li)(li)閥(fa)控(kong)制器(qi)(qi)轉(zhuan)換成一定范圍的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)信號(hao)，該電(dian)(dian)流(liu)信號(hao)控(kong)制比例(li)(li)(li)(li)閥(fa)輸(shu)出(chu)流(liu)量的(de)(de)大小和方向。實(shi)際(ji)槳(jiang)(jiang)距角(jiao)通過(guo)位移(yi)傳(chuan)感器(qi)(qi)測量液(ye)(ye)壓缸(gang)活塞的(de)(de)位移(yi)信號(hao)，利(li)用A/D得到。液(ye)(ye)壓缸(gang)按電(dian)(dian)液(ye)(ye)比例(li)(li)(li)(li)閥(fa)輸(shu)出(chu)的(de)(de)方向和流(liu)量推動(dong)變(bian)槳(jiang)(jiang)機構(gou)，調(diao)節(jie)槳(jiang)(jiang)距角(jiao)。

2.電氣伺服變槳距系統

東元伺服(fu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)變槳距(ju)控(kong)制系統采用位置環(huan)(huan)(huan)、速(su)度環(huan)(huan)(huan)、電(dian)(dian)(dian)流環(huan)(huan)(huan)三閉(bi)環(huan)(huan)(huan)控(kong)制，其(qi)中位置環(huan)(huan)(huan)用于(yu)實(shi)現(xian)位置的(de)(de)精確控(kong)制，速(su)度環(huan)(huan)(huan)和(he)電(dian)(dian)(dian)流環(huan)(huan)(huan)分別用于(yu)實(shi)現(xian)快速(su)的(de)(de)跟蹤和(he)動(dong)態(tai)響應(ying)。具體工作(zuo)時，電(dian)(dian)(dian)動(dong)變槳機(ji)構(gou)利(li)用伺服(fu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)帶(dai)動(dong)減速(su)機(ji)的(de)(de)輸出軸(zhou)小齒輪旋轉(zhuan)，而小齒輪與回(hui)轉(zhuan)支承的(de)(de)內環(huan)(huan)(huan)相嚙(nie)合，從而帶(dai)動(dong)回(hui)轉(zhuan)支承的(de)(de)內環(huan)(huan)(huan)與槳葉一起旋轉(zhuan)，調節槳距(ju)角，具有快速(su)性(xing)、同步性(xing)、準確性(xing)等特(te)點(dian)。由于(yu)結構(gou)簡單、緊湊(cou)，可(ke)充(chong)分利(li)用有限空間實(shi)現(xian)分散布置，同時不(bu)存在漏(lou)油、卡澀等機(ji)械故障，并能實(shi)現(xian)對槳葉的(de)(de)獨立控(kong)制等優點(dian)。其(qi)缺點(dian)是電(dian)(dian)(dian)氣布線(xian)困難，動(dong)態(tai)響應(ying)特(te)性(xing)較差(cha)。另外(wai)電(dian)(dian)(dian)機(ji)本身如果連續頻繁地調節槳葉，將(jiang)產生過量的(de)(de)熱(re)負荷使(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)損壞(huai)。

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