术语表 · 风电
变桨控制
让风机叶片绕自身长轴旋转以改变攻角,用于在额定风速以上调节功率,以及启动和停止风轮。
现代风机的每支叶片都装在轮毂上的大型回转轴承上,可以由液压或电动执行机构单独转动(变桨)。改变桨距角就改变了叶片的攻角,升力和扭矩也随之变化。
变桨控制有三个作用:
- 限制功率:风速超过额定风速后,叶片朝顺桨方向(前缘迎风)转动,把出力稳定在铭牌功率。变桨速率为每秒 5–10°,一两秒内就能响应阵风。
- 启动和停机:停机时叶片处于约 90°(顺桨),启动时向 0° 方向变桨;顺桨是主要的气动刹车,规范要求每支叶片独立动作,这样即使一个执行机构失灵,也不会导致超速。
- 降低载荷:独立变桨控制(IPC)在每一圈旋转中周期性地调整每支叶片,抵消风切变、塔影效应和偏航误差;公开研究显示,叶根疲劳载荷可降低约 10–20%。
早期的定桨距失速型风机在 1980 和 1990 年代的丹麦设计中很常见,靠叶片翼型在大风时失速来限功率。这类风机结构简单,但控制不够精确,也无法提供电网服务。变桨变速风机可以按指令降出力,提供快速频率响应,遇到风暴时平缓降载,而不是硬性切出。不过在可靠性数据库里,变桨轴承和执行机构仍是最常见的故障源之一。