变桨距系统的研究现状和发展趋势
定 、 高效的运行具有十分重要的作用 。 稳定的变桨距控制已成为当前大型风力发
电机组控制技术研究的热点和难点之一 。 国外研制的大容量风电机组 ， 已将模糊
控制 、 专家系统和神经网络等智能控制技术应用于变桨距控制领域 ， 其技术日趋
成熟 。 国内在变桨距技术方面相对起步较晚 ， 一些研究将模糊控制和神经网络等
技术应用于变桨距控制方法 ， 并取得了一些成果 。 这次主要讨论风力机功率控制
方法 ， 分别研究了模糊 PID 统一变桨距功率控制系统 、 基于来流角预测的独立变
桨距功率控制策略 ； 并将神经网络技术及其优秀 “ 预测 ” 功能应用于独立变桨距功
率控制和相应的计算机仿真 ， 并将二者的仿真结果进行比较 ， 为中国大型风电机
组变桨距控制系统国产化的研发提供一些设计思路和理论方法组对风能利用效
率不高。3756
世界上的风力发的厂家和发展情况如下 : 世界风电厂家 Vestas ， Enercon ，
Gamesa ， Aeciona ， Dewind ， GE ，三菱重工等。 vestas 所占份额最大，超过百分
之三十，他连同 Gamesa 都主要采用液压变桨系统。其余的厂家多采用电动变桨
系统。
变桨距是指桨叶根部与轮毅采用可承受径、轴向载荷的轴承联接，桨叶的
安装角可由变桨距机构调节。与定桨距相比，变桨距控制具有很多优点 ： （ 1 ） 通
过改变安装角，可获得较大的起动扭矩和制动扭矩 ； （ 2 ）机组并网运行过程中 ，
可跟随风速变化调节安装角的大小 ， 控制风轮的气动扭矩 ， 以实现稳定机组输出
功率的目的 ； （ 3 ） 风速特别大时 ， 可调节桨叶处于顺桨位置 ， 使桨叶和塔架受力
情况大为改善 。 此外还有 ， 变桨距风电机组的桨叶比较轻 ， 发电机设计过载容量
较小等 。 毫无疑问 ， 采用变桨距 、 变速恒频及智能控制技术的大型风力发电机组
必然成为大规模开发风能资源的主力设备 。 变桨距系统作为大型风电机组控制系
统的核心部分之一 ， 对机组安全 、 稳定 、 高效的运行有十分重要的作用 。 而我国
目前在这一领域的研究还处于起步阶段 ， 与国际先进水平尚有不小差距 。 本文旨
在对大型风电机组的独立变桨距系统及其新型控制方法进行理论上的设计 、 分析
与研究 ， 为我国在大型风电机组变桨距系统国产化方面的研发工作提供一些设计
思路和理论分析结果 [7]
。
1.5 变桨距系统的发展趋势
国外最早的风力发电机主要采用定桨距系统 。 国内如新疆金风科技早期主要
研发和制造定桨距风力发电机。
对于定桨距风力发电机组 ， 在低风速段的风能利用系数高 ， 而当风速接近额
定点，风能利用系数开始人幅度下降，这时随着风速的升高，功率上升己趋缓 ，
而过了额定点后 ， 桨叶已开始失速 ， 风速升高 ， 功率反而有所下降 。 所以定桨距
风力发电机组对风能利用效率不高。
目前世界上风力发电机上大多采用变桨距控制系统 。 其特点是 ： 变桨距风力
发电机的整个叶片攻角在一定范围绕叶片中心轴旋转 ， 使叶片攻角在一定范围内
（一般为 0 一 90 ° ） 变化 ， 以调节输出功率不超过设计的容许值 。 变桨系统按照原
理有分为电动变桨和液压变桨两种 ， 主要是动力不一样 ， 电动变桨用伺服电机驱
动，液压变桨用液压缸驱动。近年来风力机变檠距控制技术及变桨距风力机结构研究取得了很大进程 ， 目
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