PLC 在风电机组变桨距系统中的应用分

析

摘

 要：在风力发电系统中，变桨距控制技术关系到风力发电机组的安全可靠运行，

影响风力机的使用寿命，通过控制桨距角使输出功率平稳、减小转矩振荡、减小机舱振荡，
不但优化了输出功率，而且有效的降低的噪音，稳定发电机的输出功率，改善桨叶和整
机的受力状况。变桨距风力发电机比定桨距风力发电机具有更好的风能捕捉特性，现代
的大型风力发电机大多采用变桨距控制。本文针对国外某知名风电公司液压变桨距风力
机，采用可编程控制器（

PLC）作为风力发电机的变桨距控制器。这种变桨控制器具有

控制方式灵活，编程简单，抗干扰能力强等特点。本文介绍了液压变桨距系统的工作原
理，设计了变桨控制器的软件系统。最后在国外某知名风电公司风力发电机组上做了实
验，验证了将该变桨距控制器可以在变桨距风力机上安全、稳定运行的。

　　关键词：变桨距

;风力发电机;可编程控制器

　　

1 引言

　　随着风电技术的不断成熟与发展，变桨距风力发电机的优越性显得更加突出：既能
提高风力机运行的可靠性，又能保证高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线。采
用变桨距机构的风力机可使叶轮重量减轻，使整机的受力状况大为改善，使风电机组有
可能在不同风速下始终保持最佳转换效率，使输出功率最大，从而提高系统性能。随着
风电机组功率等级的增加，采用变桨距技术已是大势所趋。目前变桨执行机构主要有两
种：液压变桨距和电动变桨距，按其控制方式可分为统一变桨和独立变桨两种。在统一
变桨基础上发展起来的独立变桨距技术，每支叶片根据自己的控制规律独立地变化桨距
角，可以有效解决桨叶和塔架等部件的载荷不均匀问题，具有结构紧凑简单、易于施加
各种控制、可靠性高等优势，越来越受到国际风电市场的欢迎。

　　兆瓦级变速恒频变桨距风电机组是目前国际上技术比较先进的风力机型，从今后的
发展趋势看，必然取代定桨距风力机而成为风力发电机组的主力机型。其中变桨距技术
在变速恒频风力机研究中占有重要地位，是变速恒频技术实现的前提条件。研究这种技
术，提高风电机组的柔性，延长机组的寿命，是目前国外研究的热点，但是国内对此研
究甚少，对这一前瞻性课题进行立项资助，掌握具备自主知识产权的独立变桨控制技术，
对于打破发达国家对先进的风力发电技术的垄断，促进我国风力发电事业的进一步发展
具有重要意义。

　　为了获得足够的起在变桨距系统中需要具有高可靠性的控制器，本文中采用了
OMRON 公司的 CJ1M 系列可编程控制器作为变桨距系统的控制器，并设计了 PLC 软件
程序，在国外某知名风电公司风力发电机组上作了实验。