以皖南电机为例，其生产的变桨系统结构设计在行业内具有较高声誉。安徽皖南电机作为我国风电设备制造的重要企业，其变桨系统设计在变桨控制器和驱动器方面表现尤为突出。
皖南电机的变桨系统结构如图2所示，采用三柜体设计，主控制器安装在轴控柜一内，作为变桨系统的核心控制柜。该系统对三个桨叶的控制方式统一，均采用伺服驱动器控制交流电机驱动桨叶转动，实现对桨叶速度和位置的精确调节。在外部400V供电中断的情况下，超级电容作为备用电源为伺服驱动器供电，确保风机在紧急情况下能够安全收桨。
图2皖南电机变桨控制系统构成图
轴柜一内的变桨主控制器采用皖南电机先进的AWC控制器。控制器在变桨系统中主要负责与主控系统及驱动器的通讯。驱动器中的看门狗继电器还串联在变桨安全链中。一旦出现软件线程超时、控制器供电掉电、下载程序或控制器硬件故障等异常情况，变桨安全链会立即断开，系统将执行紧急收桨动作，直至91度限位开关触发。
变桨驱动器采用集成电机驱动（IMD）技术。由于变桨控制器主要负责与主控和驱动器的连接，因此变桨驱动器的集成度较高。驱动器中集成了电机编码器信号、冗余编码器信号、电机温度信号、电机制动信号、变桨安全链信号、制动电阻信号和充电机信号等，以确保控制系统安全稳定运行。当系统产生报警或故障信号时，驱动器能迅速、准确地发出相应指令，控制相关器件，确保风机安全收桨或停机。整个变桨系统使用三个变桨柜，每个控制柜中有一台驱动器，它们之间互不影响，能独立控制一个桨叶完成相应动作，展现了良好的独立性。
当系统外部400V供电中断时，变桨系统需要备用电源提供能量以完成紧急收桨。皖南电机变桨系统采用超级电容组作为备用电源。超级电容组由两组五个9.6F90V的电容串联，再将两组串联电容并联，从而显著提高超级电容组的存储能量，确保其有充足的能量完成变桨系统的紧急收桨。
变桨系统的主要目的是控制桨叶的速度和位置，在风速适宜时发电，在风速过大时安全收桨。目前，普遍采用变桨电机驱动桨叶运动。皖南电机变桨系统采用同步电机，与感应电机一样，都是目前应用广泛的交流电机。同步电机在稳态运行时，转子的转速与电网频率之间保持不变。当系统需要桨叶转动时，驱动器发出指令控制变桨电机，使桨叶达到预定位置，完成主控指令或紧急状态下的正常响应。
皖南电机变桨控制系统的安全链是其一大特色。变桨安全链通过滑环与主控系统的安全链串联，成为主控安全链的一部分，在变桨位置处起到安全限制作用。变桨安全链独立于变桨系统的软件系统，由变桨控制器故障输出、变桨系统硬件故障、三个轴的急停按钮、三个轴的维护开关、三个轴的变频器故障信号等十一项常闭触点串联而成，并通过滑环接入主控系统。其*大特点是采用安全继电器将以上信号串联在一起。安全继电器并非从不发生故障的继电器，而是在发生故障时能做出有效动作的继电器，具有强制导向接电结构，即使发生接点熔结现象也能确保系统安全。当紧急停止解除时，防止系统突然再启动；万一系统的安全电路发生故障，可促使桨叶安全收桨，确保风机安全。
冗余技术的应用是皖南电机变桨控制系统的另一大特色。冗余技术旨在提高系统可靠性，采用两套或两套以上相同、相对独立配置的设计连接组成的系统。通过提供系统运行所需的所有关键组件的冗余配置，达到容错能力的系统或系统结构。在系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，从而减少系统故障时间。在皖南电机变桨系统中，电机编码器和冗余编码器、PT100温度传感器和KTY温度传感器、外部400V供电和超级电容组等许多结构都应用了冗余技术，有效降低了系统故障率，提高了系统稳定性。
3、总结
本文主要介绍了皖南电机变桨控制系统的结构组成，并对其中几个重要组成部分进行了重点解析。此外，还重点解析了皖南电机变桨控制系统的两大特色：安全链和冗余技术的应用。希望这些内容能为大家在学习变桨系统过程中提供帮助。
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