阎卓,凌志斌,蔡旭

(上海交通大学 风力发电研究中心,上海 200240)

在兆瓦级风力发电系统中,变桨控制系统的安全、可靠与否,直接影响着整个风机的发电效率,发电质量和可利用率,变桨控制系统在整个风机中的地位举足轻重[1]。与液压式变桨控制系统相比,电伺服控制系统结构简单、占用体积小,控制简单,控制精度高,不存在液压变桨系统普遍存在的漏油、卡塞问题,因此具有更高的可靠性。

兆瓦级风力发电变桨控制系统中的桨叶长度长,桨叶面横跨面积大,面临的风速变化大,众多因素决定了其变桨系统载荷具有大转矩、时变、非线性的特点,同时整个变桨伺服控制系统还必须具有较低的静态误差,良好的动态特性,所有这些对变桨控制系统中的伺服电机和伺服控制器提出很高的要求[2]。本文设计的电伺服变桨控制系统可以满足上述要求。

1 控制系统的结构设计

风机的变桨系统一般位于空间狭小的轮毂内,设计时元器件的数量和体积均受到限制,只有选择最优的系统结构,合理的走线布局,才能在保证功能的前提下,使得系统可靠性高、可维护性高、故障率低。

电伺服变桨系统由3部分组成:变桨控制器、伺服驱动系统、备用电源系统[3]。根据这3个部分连接关系和位置的不同,整个系统有好几种不同的系统结构形式。本文设计的电伺服变桨系统采用一种轮毂内置多套后备电源的结构,其系统结构如图1所示。

图1中,主电源和风机主控制器位于机舱内,变桨控制器、3套后备电源和3个伺服驱动器位于轮毂内。……