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风速过高时，叶片旋转以保持一定的输出功率（额定功率 ） ，同时减少对机组的
冲击 ； 还可以实现快速无冲击并网 。 变桨距控制与变速恒频技术相结合 ， 可以提
高风力发电系统的效率和电能质量。目前变桨机构有液压和电动两种 [1]
。
1.3.1 变桨距与定桨距的比较
风机机组的分类：定桨距失速控制风机和变桨距控制风机。
定桨距失速控制风机：风力机的功率调节完全依靠叶片气动特性进行控制 。
这种机组的输出功率随风速的变化而变化 ， 通常难以保证在额定风速之前风能利
用系数较大 ， 特别是在低风速段 。 这种机组通常设计为有两个不同功率 、 不同极
对数的异步发电机。
大功率高转速发电机工作在高风速区，小功率低转速发电机工作在低风速
区 ， 由此来调整风能利用系数 。 当风速超过额定风速时 ， 通过叶片的失速或偏航
控制降低风能利用系数，从而文持功率恒定。
变桨距控制风机 ： 变桨距风力发电机组的功率调节不完全依靠叶片的气动特
性 ， 主要依靠改变叶片节距角 （ 气流方向与叶片横截面的弦的夹角 ） 来进行调节 。
在额定风速以下时节距角处于零度附近 ， 此时 ， 叶片节距角受控制环节精度的影
响 ， 变化范围很小 ， 可看作等同于定桨距风机 。 在额定风速以上时 ， 变桨距机构
发挥作用，调整叶片节距角，保证发电机的输出功率在允许范围以内。
定桨距失速控制风力机机构简单，造价低，并具有较高的安全系数， 利于
市场竞争。但失速型叶片本身结构复杂，成型工艺难度也较大。随着功率增大 ，
叶片加长 ， 所承受的气动推力增大 ， 叶片的失速动态特性不易控制 ， 使制造更大
机组受到限制。
变桨距型风力机能使叶片的节距角随风速而变化 ， 起动风速较定桨距风力机
低 ， 停机时传动机械的冲击应力相对缓和 ， 它可以使发电机在额定风速以下的工
作区段有较大的功率输出 ， 而在额定风速以上的高风速区段不超载 ， 不需要过载
能力大的发电机等 , 从而使风力机在各种工况下 ( 起动、正常运转、停机 ) 按最佳
参数运行。当然，它的缺点是需要有一套比较复杂的变距调节结构 [2]
。定桨距与变桨距的比较如表 1.1 ：
表 1.1 定桨距与变桨距的比较
类别 定桨距 变桨距
风速变化 不变桨 可以变桨
效率 低 高
调节风能吸收的方法 叶片本身的气动性能 变桨
成本 低 高
文护 简单 复杂
桨叶与轮毂的连接 固定 可旋转的
性能 低 高
单机容量 中小容量 大容量
复杂性 简单 控制复杂
1.3.2 变桨系统的机械结构
风力机 的变桨距机构主要由推动杆、支撑杆、导套、防转装置、同步盘 、 短
转轴、连杆、长转轴、偏心盘、桨叶法兰等部件组成 [3]
。
各组成部件作用如下：
推动杆：传递动力，把机舱内液压缸的推力传递到同步盘上。
支撑杆：是推动杆轮毂端径向支撑部件。
导套：与支撑杆形成轴向运动副，限制支撑杆的径向运动。
同步盘：把推动杆的轴向力进行分解，形成推动三片桨叶转动的动力。
防转装置：防止同步盘在周向分力作用下转动，使其与轮毂同步转动。
其中同步盘、短转轴、连杆、长转轴、偏心盘组成了曲柄滑块机构，将推
动杆的直线运动转变成偏心盘的圆周运动。
该机构的工作过程如下：控制系统根据当前风速，以一定的算法给出液压
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