变桨距风力发电控制系统的研究分析

变桨距风力发电控制系统的研究分析

刘明哲

河南理工大学 河南省郑州市 450001

摘要：在风力发电技术使用过程当中，为了能够提高风力发电的效率，保证风力发电的质量性，需要加强在风力发电过程中的控制管理，从而提高风力发电设备在使用过程中的稳定性。在风力发电控制系统使用过程当中，需要对风力发电的工作情况进行适当的模拟，通过模拟可以快速掌握风力发电设备的运行原理，从而加强对各个风力发电环节的控制，为后期风力发电管理工作的开展提供保障。本文主要通过对变桨距风力发电控制系统进行详细的研究和分析，对风力发电机组内部结构进行分析的方式，希望可以强化各个工作人员对风力发电机组内部系统的认识，从而有效推动我国风力发电工作的开展。

关键词：变桨距；风力发电；分析

引言

随着我国能源的不断使用，可利用的能源数量越来越少，因此需要利用其他替代能源来缓解我国能源的危机现象。风力发电系统在使用过程当中与其他发电系统相比，整体稳定性较高，而且可靠性更强，可以满足多种情况下的风力发电管理。目前各个国家都特别重视对风力发电机组的分析和研究，希望能够提高风力发电设备的发电效率，提高发电质量。针对风力发电的研究，我国也提出了详细的发展规划，希望可以能够不断提高我国风力发电的规模和效率，将风力发电技术科学运用发挥出最大的价值。

1变桨距控制技术的重要性

在风力发电技术使用过程当中，最主要的就是能够控制风力发电系统的稳定性，保证风力发电系统的安全运行。因此在工作开展过程当中，需要不断增加风力发电机组的规模，从而提高风力发电技术。在现阶段对风力发电技术研究过程当中应该注重性能研究，尽可能使风力发电的内部状态可以将风能转化为最大，从而有效提高风力发电的效率，促进风力发电技术的发展和推广。在风力发电技术变桨距控制技术使用过程当中，主要就是将轮毂上的桨叶的桨距角区进行改善，在保持风速不变的情况下，可以确保风力发电的效率达到最高。同时在超过额定的风力发电风速情况之下，还可以保证风力发电机的稳定性。确保风力发电的功率平稳^[1]。因此在风力发电技术时过程当中必须要加强对变桨距控制技术的管理，提高变桨距控制技术的使用质量性和实用性。

2风力发电机变桨系统的工作原理

在风力发电机组变桨系统使用过程当中，是通过风力的作用推动叶轮进行旋转，再通过传动系统的传动推动发电机运行，在发电机运行过程中，可以将风能转换为电能。根据目前的风力发电技术使用情况来说，在风速较低的情况下，也可以实现风力发电机的发电工作，在风力发电机组正常运行过程当中，使用最多的就是水平轴三叶片风轮，通过使用该装置，可以有效保障方力发电机的发电效率以及能量的转换。通过合理的控制风力发电机的风速，可以保证风力发电机在运行过程中的发电效率，使更多的风能转化为电能。而且还可以在工作过程当中，还可以降低工作噪音，避免给周围居民带来一定的影响。对于变桨距风力发电机来说，应用范围会更加广泛，可以为我国风力发电机组行业发展提供一定的保障。在变桨距风力发电机组使用过程当中，可分为两部分内容，在风力较大的情况下，机组可以与电网进行脱离，通过调整桨叶距，避免桨叶在旋转过程中出现断裂的现象；在风力特别强的情况之下，制动装置发出指令让桨叶停止旋转，同时还可以将桨叶的旋转方向调为顺桨位置^[2]。

3变桨距结构的组成

在风力发电机使用过程当中，由于外界环境的变化导致风速在转动过程中并不是固定的，因此需要选择使用一定的措施对风速突然增大情况下的发电机组进行控制，避免风力较大时对发电机组的将桨叶带来一定的影响，造成将桨叶出现断裂的情况。通常情况下，在面对风力较大时，可以对风力发电系统进行下两方面的保护:第一，通过使用风力发电机桨叶身的性能对转速进行有效控制，通过该方法进行控制的过程当中，可以有效保护桨叶自身，避免风力发电机内部出现故障。第二，部分风力发电机在使用过程中可以通过改变桨距角的角度对风能资源进行有效控制，通过调整桨距角的旋转转速和角度，避免后期在风力发电机功率输出过程中出现不稳定的现象。在现阶段风力发电机使用过程当中，一部分都会选择使用定桨距发电机，此种发电机组在使用的过程当中，即便风速有较大的变化，那么桨距角也是不能改变的。该技术在使用过程当中不仅不能够保护设备设置，在风速较大的情况下还会危害设备，让设备在转动的过程中出现断裂的现象，但是该技术在使用过程当中需要的技术操作水准不高。根据理论数值可以确定，一旦在风速较大情况下，设备转速较高的运行状态下，通过控制桨距角，可以有效改变周围气流对发电机组的影响，可以达到保护发电机组的目的，而且还可以对整个发电机的功率进行有效控制，避免发电机在后期使用过程当中功率不稳定，影响其动力的功率输出。变桨距发电机组在使用过程当中是桨叶与轮毂直接连接，在风速变化的情况下，可以对整个风力发电机组的桨距角进行适当的调整和控制，避免危害风力发电机组核心部位的正常运行，可以有效保证发电机组在转动过程中的稳定性。在变桨距风力发电技术使用过程当中，变桨距控制器、系统控制器和功率控制器，是保证风力发电机组能够正常运行的基础

^[3]。变桨距控制器是确保风力发电机组安全性的核心组成部分，可以有效确保整个设备在运行过程中的安全性，因此需要加强对该设备的管理，从而有效提高发电效率，为后续发电机正常工作提供保障。

4变桨距控制原理

为了能够全面保障后期变桨距发电机组在使用过程中的稳定性和安全性，需要对变桨距发电机的控制原理进行详细分析。在对变桨距控制管理工作开展过程当中，需要对风速、发电机转速、发电机功率这三方面进行详细的分析，从而提出更加可靠的建设方案和设计方案^[4]。在整个变桨距风力发电机组正常工作过程当中，这三个变量是影响发电机组稳定运行的基础，只有确保三个变量的稳定性，才可以保证后期风力发电机组的安全性，在风力发电机组运行过程中容易受风速的影响，一旦风速较大，就会反馈给发电机功率，发电机的输出转速又会将相应的数值反馈给将桨叶，对桨距角进行适当的调节，而桨距角又会根据风速进行适当的调整，因此在整个工作开展过程当中，必须要严格控制这三者变量之间的关系，尽可能使桨距角在运行过程中较为稳定，可以为发电机的动力传输提供基础和保障。在变桨距使用过程当中，需要对整个变桨机构的制动系统进行详细的分析，比如以FS1500机组为主要的分析对象，在该制动器使用过程当中属于单向制动器。工作过程当中确保供电正常的情况下，双方向都可以正常运行，只有在出现紧急情况时，变桨机组才会朝一个方向运行，同时该机组在运行过程当中自动扭距为100N.m，工作过程当中可以根据供电量的供电情况，对机组桨叶的旋转情况进行适当的调节。

结束语

综上所述，通过本文对也将对风力发电技术的详细分析和研究，提出变桨距风力发电技术在使用过程中的工作原理，希望可以为后期风力发电机组控制系统的管理提供良好的建议，在后期对变桨距控制管理中心工作开展过程中，必须要重视变桨距控制器的管理，提高变桨距控制器的工作效率，保证整个变桨距风力发电机组运行过程中的稳定性和安全性，为后期我国风力发电技术行业的发展提供保障。

参考文献：

[1]付冬梅.风力发电机组独立变桨距控制系统的研究[D].东北农业大学,2013.

[2]罗昕.大型风力发电机组电动变桨距控制的研究[D].河北工业大学,2014.

[3]程海英.大型风力机电动变桨距控制技术研究[D].辽宁工程技术大学,2011.

[4] 李华柏, 谢永超, 胡扬. 双馈风力发电系统中变桨距线性自抗扰控制系统研究[J]. 河南科学, 2021, 39(2):6.