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风力发电机组电液伺服系统简介

一、概述：

风力发电机组的液压伺服系统，主要用于变浆距风力发电机组的变浆控制装置、安全

浆距控制装置、偏航驱动和制动装置、停机制动装置提供液压驱动力及控制，实现风力发

电机组的转速控制、功率控制，同时也制控机械刹车机构。根据自然风速、风向，液压伺

服系统自动调节发电机组在稳定的电压和频率下运行发电，并对恶劣气候实施自动安全保

护。

二、风力发电机组电液伺服液压系统特点：

1、可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1），即能在很宽的范围内很

容易地调节力与转矩；

2、控制性能好，对力、速度、位置等指标能以很高的响应速度精确地进行控制。

很容易实现机器的自动化，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以

实现遥控。

3、体积小、重量轻、运动惯性小、反应速度快，动作可靠，操作性能好。

4、可自动实现过载保护。一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润

滑，使用寿命长。

5、可以方便地根据需要使用液压标准元件、灵活地构成实现任意复杂功能的系

统。

6、采用高性能比例伺服阀，提高抗污染能力。

三、电液伺服系统的基本组成

1、动力元件

动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体（主要是油）的压力能，是指液压系

统中的油泵，向整个液压系统提供压力油。液压泵的常见结构形式有齿轮泵、叶片泵和柱

塞泵。

2、控制元件

控制元件(即各种液压阀)其作用是在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方

向，以满足执行元件对力、速度和运动方向的要求。该电液伺服系统的主要元件为带位置

反馈的高性能比例伺服阀。

3、执行元件

执行元件是把系统的液体压力能转换为机械能的装置，驱动外负载做功。旋转运动

用液压马达，直线运动用液压缸，摆动用液压摆动马达。油缸、马达有位置传感器与

控制阀构成反馈控制。

4、辅助元件

辅助元件是传递压力能和液体本身调整所必需的液压辅件，其作用是储油、保压、

滤油、检测等，并把液压系统的各元件按要求连接起来，构成一个完整的液压系统。辅助

元件包括油箱、蓄能器、滤油器、传感器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位计、油

温计等。

5、液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压

油等几大类。

四、液压伺服系统工作原理

液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中

得到了广泛的应用。电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率

的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。液压伺服系统是使系统的输出量，

如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输

出功率被大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由图一来说明。

图一所示为一个对风力发电机液压变浆距系统进行连续控制的电液伺服系统。在轮毂

1中，叶片2的转角θ变化会产生节流作用而起到调节流量Qt的作用。叶片转动由液压

缸上的齿条带动扇形齿轮来实现。这个系统的输入量是电位器5的给定值Xi。对应给定值

Xi，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线

圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量Xv。阀开口Xv使液压油进入液压缸上腔，推动液

压缸向下移动。液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。液压缸的向下移动，使齿轮、齿

条带动叶片产生偏转。同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移。当活塞杆移动量

Xp所对应的电压与Xi所对应的电压相等时，两电压之差为零。这时，放大器的输出电流

亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的叶片停在相应Qt的位置。

图一液压变浆距的电液伺服系统

在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较，

形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反馈控制。反馈信号与

给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。用负反馈产生的偏差信号

进行调节，是反馈控制的基本特征。在图一所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差

信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的u。