摘 要：風力發(fā)電系統(tǒng)" title="風力發(fā)電系統(tǒng)">風力發(fā)電系統(tǒng)為了更充分更有效的利用風能,，越來越多的采用變槳控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)和變速恒頻" title="恒頻">恒頻控制系統(tǒng),。變速恒頻控制系統(tǒng)中，采用重載增量編碼器EV88P為系統(tǒng)提供主電機速度反饋,，實現(xiàn)閉環(huán)控制獲得優(yōu)質(zhì)入網(wǎng)電能,。變槳系統(tǒng)中伺服電機的運行狀況反饋及槳葉角度的反饋均通過旋轉(zhuǎn)編碼器提供。
關(guān)鍵詞：變槳控制系統(tǒng);變速恒頻控制系統(tǒng);增量編碼器;絕對值編碼器
一,、引言
　　隨著煤炭,、石油等常規(guī)能源的逐漸枯竭，人類越來越重視對新能源" title="新能源">新能源（非常規(guī)能源）的開發(fā)利用,。新能源是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式,，如太陽能、地熱能,、風能,、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等,。其中風能以其獨特優(yōu)勢而備受青睞,。相對其他新能源相比，風能具有三大優(yōu)勢：第一,，儲量大,、分布廣;第二，可利用性強,，成本相對較低;第三,，綠色能源，不污染環(huán)境,。


　　作為一種利用風能的清潔能源,，風電在環(huán)境保護日益重要的今天,，發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來,，全球風能市場每年以超過40%的速度快速發(fā)展,，而中國也憑借豐富的風場資源和政府對新能源開發(fā)的大力支持，成為繼歐美之后全球最重要的風能市場,，這給中國風能裝備制造業(yè)帶來了發(fā)展機遇,。我國風能資源豐富，理論儲量為16億千瓦,，實際可利用量達2.5億千瓦,，具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r在國家的新能源發(fā)展規(guī)劃中,，將風力發(fā)電作為重點扶持行業(yè),，使我國風電行業(yè)擁有了更廣闊的發(fā)展前景。
　　因此風電這幾年一直保持著成倍增長,，2008年風電機組增長率受到GDP影響,，但也超過了80%，國產(chǎn)化的比率已經(jīng)超過70%,。風能產(chǎn)業(yè)要想健康持續(xù)的增長,，就要完成產(chǎn)業(yè)體系的建設(shè)，產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè),。宜科公司抓住了機遇,，適時開發(fā)出了順應(yīng)需求的產(chǎn)品路線和解決方案，并被成功應(yīng)用于多個風電場中,。
二,、水平軸風力渦輪機組成
　　基于對風能的更高效率采集及利用，目前風電行業(yè)主要采用水平軸風力渦輪機,，其組成如右圖所示：
　　轉(zhuǎn)子葉片：捕獲風能并將其轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動能;
　　轉(zhuǎn)軸：將轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為發(fā)電機的動能;
　　變速箱：用于增加轉(zhuǎn)子中心和發(fā)電機之間的轉(zhuǎn)軸速度;
　　發(fā)電機：利用轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動能,，通過電磁原理發(fā)電;
　　偏航控制器（未顯示）：移動轉(zhuǎn)子使其與風向保持一致;
　　制動裝置：在出現(xiàn)電力超載或系統(tǒng)故障時停止轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn);
　　塔架：支撐轉(zhuǎn)子和發(fā)動機箱，并將整個裝置位置提升;
三,、風力發(fā)電的控制系統(tǒng)
　　風力發(fā)電系統(tǒng)作為風能發(fā)電領(lǐng)域的核心環(huán)節(jié),，其技術(shù)革新至關(guān)重要。目前主要采用恒速恒頻和變速恒頻風力發(fā)電機系統(tǒng)兩大類,。在風力發(fā)電中,，當風力發(fā)電機組與電網(wǎng)并網(wǎng)時，要求風電的頻率與電網(wǎng)的頻率保持一致,，即恒頻,。恒速恒頻即在風力發(fā)電過程中，保持風車的轉(zhuǎn)速（也即發(fā)電機的轉(zhuǎn)速）不變,，從而得到恒頻的電能,。在風力發(fā)電過程中讓風車的轉(zhuǎn)速隨風速而變化,，而通過其它控制方式來得到恒頻電能的方法稱為變速恒頻。
　　由于風能與風速的三次方成正比,，當風速在一定范圍變化時,，如果允許風車做變速運動，則能達到更好利用風能的目的,。風車將風能轉(zhuǎn)換成機械能的效率可用輸出功率系數(shù)CP來表示,，CP在某一確定的風輪周速比λ（槳葉尖速度與風速之比）下達到最大值。恒速恒頻機組的風車轉(zhuǎn)速保持不變,，而風速又經(jīng)常在變化,，顯然CP不可能保持在最佳值。變速恒頻機組的特點是風車和發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可在很大范圍內(nèi)變化而不影響輸出電能的頻率,。由于風車的轉(zhuǎn)速可變,，可以通過適當?shù)目刂疲癸L車的周速比處于或接近最佳值,，從而最大限度地利用風能發(fā)電,。因此變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)以其風能利用系數(shù)高，能吸收由風速突變所產(chǎn)生的能量波動以避免主軸及傳動機構(gòu)承受過大的扭矩和應(yīng)力,，以及可以改善系統(tǒng)的功率因數(shù)等突出優(yōu)勢，在風力發(fā)電行業(yè)越來越受歡迎,。
　　變速恒頻控制的功能是保證上網(wǎng)電能的質(zhì)量,，因此必須對發(fā)電機的轉(zhuǎn)速進行測量并反饋到控制器，實現(xiàn)閉環(huán)控制,。目前對發(fā)電機轉(zhuǎn)速的檢測主要采用旋轉(zhuǎn)編碼器,。同時由于發(fā)電機的功率大，會產(chǎn)生軸電流,，如果編碼器與發(fā)電機不絕緣,，則軸電流會被引入編碼器，進而損壞編碼器,。宜科公司的EV88P系列編碼器采用獨特的機械設(shè)計理念,，確保產(chǎn)品的抗振動抗沖擊性能，采用歐洲先進的電氣設(shè)計技術(shù),，確保產(chǎn)品在-40～85℃的溫度條件下可靠輸出,，同時采用先進的絕緣處理技術(shù)，有效防止軸電流對編碼器的損壞,。EV88P系列編碼器,，以其優(yōu)異的性能特點及穩(wěn)定運行，已在華北地區(qū)某風電設(shè)備制造廠取得成功應(yīng)用,，在風場的穩(wěn)定運行得到客戶的認可,。
四,、風力發(fā)電的變槳距控制系統(tǒng)
　　在風電技術(shù)發(fā)展方面，風力發(fā)電機單機容量朝著大型化發(fā)展,，兆瓦級風力機已經(jīng)成為風力發(fā)電市場的主流產(chǎn)品,。目前大型風力發(fā)電機組普遍采用變槳距控制技術(shù)。變槳距控制是通過沿槳葉的縱軸控制葉片旋轉(zhuǎn),，依據(jù)風速的變化隨時調(diào)節(jié)槳距角,，控制風輪的能量吸收，保持一定的輸出功率,。變槳距控制的優(yōu)點是能夠確保高風速段的額定功率,，額定功率點以上輸出平穩(wěn)、在額定點具有較高的風能利用系數(shù),、提高風力機組起動性能與制動性能,、提高風機的整體柔性度、減小整機和槳葉的受力狀況,。在并網(wǎng)過程中,變槳距控制還可實現(xiàn)快速無沖擊并網(wǎng),。變槳距控制系統(tǒng)與變速恒頻技術(shù)相配合,最終提高了整個風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和電能質(zhì)量。
　　變槳距控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)主要有兩種,，液壓變槳距執(zhí)行機構(gòu)和電動變槳距執(zhí)行機構(gòu),。其中，電機變槳執(zhí)行機構(gòu)是利用電機對槳葉進行控制,，結(jié)構(gòu)緊湊,、控制靈活、動作可靠,，不存在液壓執(zhí)行機構(gòu)中的非線性,、漏油、卡塞等現(xiàn)象,。電機變槳距控制機構(gòu)可對每個槳葉采用一個伺服電機進行單獨調(diào)節(jié),。伺服電機通過主動齒輪與槳葉輪轂內(nèi)齒圈相嚙合，直接對槳葉的槳距角進行控制,。旋轉(zhuǎn)編碼器將槳距角的變化反饋給控制器,，進而對電機進行閉環(huán)PID負反饋控制。
　　宜科公司的EB58系列增量編碼器,、EAS58系列模擬量輸出絕對值編碼器和EAM58系列SSI輸出絕對值編碼器以其優(yōu)異的抗機械振動性能和-40℃溫度條件下穩(wěn)定的電氣輸出性能,，為廣大風電客戶提供了性價比優(yōu)異的傳感器解決方案。其中,，EB58系列編碼器用于變槳系統(tǒng)中伺服電機信號反饋,，控制槳葉角度控制，同時應(yīng)用EAS58或EAM58系列編碼器對變槳角度給予絕對位置信息反饋,。EB58和EAS58系列編碼器均在華北某風電設(shè)備制造廠得到成功應(yīng)用,，并得到客戶極大的認可,。
五、結(jié)束語
　　風力發(fā)電技術(shù)已日趨成熟,，在可再生的綠色能源的開發(fā)領(lǐng)域中占有突出的地位,，具有重要的開發(fā)利用價值。尤其是在偏遠的山區(qū),、牧區(qū)和海島等地區(qū),，風力發(fā)電可為當?shù)鼐用竦纳詈蜕a(chǎn)提供潔凈的能源，緩解能源供應(yīng)緊張的局面,。
　　以往投資商和運營商更多關(guān)注的是購買產(chǎn)品的價格,，而在整個壽命周期里邊，維護成本占40%到70%,，主要取決于產(chǎn)品質(zhì)量,。越來越多的風電用戶將關(guān)注的重心轉(zhuǎn)移到如何提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強可靠性,，同時降低維護成本,。宜科這樣擁有濃厚的技術(shù)積淀和優(yōu)秀產(chǎn)品質(zhì)量的公司，能夠使得中國的風電產(chǎn)業(yè)鏈更加充實和完善,，幫助風電設(shè)備制造廠商們提升產(chǎn)品質(zhì)量,，并將維護成本減到最少。
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