风电,将风能转化为电能,正是新能源应用的一个重要领域。经过近百年的发展,现代风力发电机系统,从塔筒高度,叶轮直径,输出功率,控制复杂度都在不断创造新的记录。国内最新型风力发电机的输出功率可达10MW,塔筒高度可达115米,叶轮直径可达185米。
风机的功率和尺寸不断增大,应用场景不断扩展,对于风机在风速变化下的适应性,以及极端条件下风机的安全性,提出了更高的要求。而这正是风机变桨控制的拿手好戏。变桨控制,即采用机械液压或者电动伺服的方式,控制风机桨叶的旋转,来调节桨叶的节距角,改变气流对桨叶的攻角,进而控制风机桨叶捕获的气动转矩和气动功率。
以叶片的旋转面为参考,当叶片与该面的角度及桨距角度为0°时,叶片捕获的风能最大,此时的风力发电机发出的功率也最大,当叶片与该面的角度及桨距角度为90°时,叶片的阻力最大,使得风机停机,这在一些极端天气里,对整个风机的安全运行至关重要。
电动变桨因为运行维护方便,成本低,控制响应高,在风电中采用的越来越多。电动变桨采用电动伺服控制器驱动变桨电机,变桨电机驱动小齿轮,小齿轮再驱动桨叶的变桨轴承,从而实现叶片的转动。
风电进入全面平价时代,无论是陆上风电还是海上风电,降低度电成本成为风电企业可持续发展的必由之路。风电机组单机容量的大型化,是目前降低海上风电成本最有效的途径之一,关键电控系统器件等核心技术上的创新和突破,将成为下一个风电时代抢占的制高点。
近日,汇川技术发布了新产品PD802-60A大功率变桨驱动器,该产品额定输出电流为60A,过载能力达200A/3S,可满足大功率风机6/7/8MW单驱变桨和9/10/11MW双驱变桨应用。10MW级大型海上风电机组变桨驱动器技术的突破,弥补了国产品牌在海上风电变桨领域的空白,突破了行业关键核心部件“卡脖子”的问题,在风电机组核心部件国产化、自主化创新的进程中,具有里程碑意义。
在全球前十大风电运营商当中,中国企业占据了6家。2020年5月,搭载汇川技术第一台变桨产品的金风科技风电机组并网发电,安全无故障运行1年,汇川技术已携手多家国内多家Top10主机厂展开了合作。这些都标志着我国风电变桨系统及核心部件实现了自主可控的成熟应用。
汇川技术基于 CODESYS 强大的平台实力,以及成熟的系统方案解决能力,配套汇川技术自主研发生产的机器人、视觉、PLC、HMI、伺服、电机等产品,打造了一条年产能 30000 台变桨驱动器装配自动化产线,提高产品安全性、可靠性,并满足客户快速交付的需求。
基于 CODESYS 完全开放的软件特点,汇川技术的变桨控制系统通过控制桨叶转动,改变桨距角,来控制风轮转速,进而控制风机的输出功率,满足客户的二次开发需求,提升变桨系统的差异化优势。同时配合主控系统,使机舱轴线能够快速平稳地对准风向,以获得最大的风能。并且 CODESYS 可以实现用户的控制器内置丰富接口和功能,满足不同用户不同场景的应用需求;集成易用且丰富的可视化软件,可轻松实现在线仿真和监控,便于调试和运维。
CODESYS 软件工具包是一款基于先进的.NET架构和IEC61131-3国际编程标准的、面向工业4.0及物联网应用的软件开发平台。CODESYS 软件开发平台的独特优势是用户使用此单一软件工具套件就可以实现一个完整的工业自动化解决方案,即在 CODESYS 软件平台下可以实现:逻辑控制(PLC)、运动控制(Motion Control)及CNC控制、人机界面(HMI)、基于Web Service的网络可视化编程和远程监控、冗余控制(Redundancy)和安全控制(Safety)、以及项目开发与工程协同管理等多个目标和需求。