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电动变桨系统上应用编码器的分析和比较

丹纳赫传感与工业控制集团编码器事业部

目前，兆瓦级以上的大型风力发电机组大多采用电机控制桨叶的电动变桨距系统。电动变桨距系统可以允

许3个浆叶独立实现变桨，它提供给风力发电机组功率输出和足够的刹车制动能力。这样可以避免过载对风机

的破坏。

如图1所示，每只桨叶都有单独的电机和减速机放置在轮毂处，每台共三套。其中电机后部安装了一只多

圈绝对值编码器，常用SSI等串行通讯协议＋增量信号或正余弦信号编码器，SSI信号连接到变桨控制器作为

桨叶位置反馈，增量信号或正余弦信号连接到驱动控制器作为转子速度反馈。为了提供系统的可靠性，在桨根

处也安装了一只多圈绝对值编码器。该编码器连接到变桨控制器作为桨叶位置的冗余反馈信号，常用SSI协议

绝对值编码器。

图1：电动变桨距系统的结构图

变桨系统上应用的编码器安装在机头中并随其一起旋转，这就要求编码器要有很好的抗冲击振动能力。而

风机工作在环境恶劣的野外，昼夜温差大，近海应用还要放盐雾。这就要求编码器坚固耐用，可靠性高。各个

编码器厂家一般单圈都采用光电技术，精度等指标都能满足要求。可靠性主要取决于绝对值编码器多圈计数的

技术，现在市场上主要有如下两种：

表1：绝对值编码器多圈计数比较表

机械齿轮计圈电池存储计圈

电池失效报警输出不需要需要

工作温度范围－40℃…100℃－35℃…70℃

抗电磁干扰强弱

使用寿命长短

长时间存放数据丢失不会有可能

抗潮湿强弱

从上图可以看出，以HENGSTLER编码器为代表采用机械齿轮计圈技术，由于没有使用任何寿命器件，因而

工作温度更宽，使用寿命更长。而宝盟IVO编码器使用电池存储圈数，受到电池性能的制约，寿命、温湿度和

抗电磁干扰能力都要差很多。而且为了防止电池电压低数据丢失，还需要一个电池失效报警输出。

HENGSTLER能够提供满足编码器变桨系统要求的各种类型编码器，而且还有负载模块等附件可供选择。