【正文】 新疆大學科學技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）新疆大學科學技術(shù)學院 College of science ＆ technology Xinjiang University 學生畢業(yè)論文(設(shè)計)題 目：風力發(fā)電機組偏航控制系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日新疆大學科學技術(shù)學院學生畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書學生姓名 學號 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 電氣091 論文（設(shè)計）題目 風力發(fā)電機組偏航控制系統(tǒng)設(shè)計 論文（設(shè)計）來源 教師科研 ，掌握風機發(fā)電機組的基本結(jié)構(gòu)； ，了解風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及功能； ，掌握偏航控制系統(tǒng)的幾種流程； （如visual basic ）； ； 。 發(fā)題日期：2013年1月9日 完成日期：2013年5月30日 指導(dǎo)教師簽名 摘 要長能源、環(huán)境是當今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題。風力發(fā)電作為一種可持續(xù)發(fā)展的新能源，不僅可以節(jié)約常規(guī)能源，而且減少環(huán)境污染，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益，越來越受到各國的重視。由于風能具有能量密度低、隨機性和不穩(wěn)定性等特點，風力發(fā)電機組是復(fù)雜多變量非線性不確定系統(tǒng)，因此，控制技術(shù)是機組安全高效運行的關(guān)鍵。偏航控制系統(tǒng)成為水平軸風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的重要組成部分。風力發(fā)電機組的偏航控制系統(tǒng)，主要分為兩大類：被動迎風偏航系統(tǒng)和主動迎風系統(tǒng)。前者多用于小型的獨立風力發(fā)電系統(tǒng)，由尾舵控制，風向改變時，被動對風。后者則多用大型并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)，由位于下風向的風向標發(fā)出的信號進行主動對風控制。本文設(shè)計是大型風力發(fā)電機組根據(jù)風速儀、風向標等傳感器數(shù)據(jù)，對風、制動、開閘并確定起動，達到同步轉(zhuǎn)速一段時間后，進行并網(wǎng)操作，開始發(fā)電。關(guān)鍵詞：風力發(fā)電機；風向標；偏航控制系統(tǒng)ABSTRACTEnergy, the environment is the development of human survival and the urgency of the problem to be solved. Wind power as a new source of energy for sustainable development, not only can save conventional energy sources, and reducing environmental pollution, good economic and social benefits, everincreasing importance attached.As the wind with a low energy density, random and nonstability characteristics of wind turbine is plex and everchanging amount of nonlinear uncertain systems, therefore, the control unit technology is the key to safe and efficient operation. Yaw control system as a horizontal axis wind turbine control system for an important part of. The wind turbine yaw control system is divided into two categories: passive and active yaw wind wind systems. In this paper, the design is based on largescale wind turbine anemometer, wind vane, such as sensor data, on the wind, braking, and determine the starting gate opening to synchronous speed for some time, and network operations to begin power generation.Key words: Wind turbine ；Wind vane；Yaw control system目錄1 緒論 1 1 2 2 32 風力發(fā)電機組系統(tǒng)構(gòu)成及功能簡介概述 4 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 83 偏航控制系統(tǒng)組成和原理 10 10 10 10 12 12 12 13 14 15 16 16 174 偏航控制系統(tǒng)設(shè)計及結(jié)果分析 19 Vb結(jié)構(gòu)和功能 19 Visual ： 19 Visual 19 VB主要功能和特點： 20 20 21 Vb編程設(shè)計 25 26結(jié)束語 28致謝 29參考文獻 30新疆大學科學技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）1 緒論隨著人類社會發(fā)展的歷史與能源的開發(fā)和利用水平密切相關(guān)，每一次新型能源的開發(fā)都使人類經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生一次飛躍。在我們進入21世紀的今天，世界能源結(jié)構(gòu)也正在孕育著重大的轉(zhuǎn)變，即由礦物能源系統(tǒng)向以可再生能源為基礎(chǔ)的可持續(xù)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。所謂可再生能源就是取之不盡、用之不竭、與人類共存的能源。它包括太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能、海洋能等。在這眾多的可再生能源中，目前發(fā)展最快、商業(yè)化最廣泛、經(jīng)濟上最適用的，當數(shù)風力發(fā)電。風能是一種干凈的可再生能源。太陽輻射對地球表面的不均勻性加熱是風的主要成因。空氣從高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)流動就產(chǎn)生了風。地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的影響和地形、地貌的差異，加劇了空氣流量和流向的變化，造成風速和風向的變化。地球上大約有2%的太陽能被轉(zhuǎn)化成風能。風力發(fā)電作為一種新的、安全可靠的潔凈能源，其優(yōu)越性為越來越多的人所認識。風力發(fā)電的優(yōu)越性可歸納為五點:(1)風力發(fā)電是一種潔凈的自然能源。風能在轉(zhuǎn)換成電能的過程中，只降低了氣流的速度，沒有給大氣造成任何污染。風電沒有常規(guī)能源及核電對環(huán)境造成的污染問題。核電的放射性廢料仍是一個較難解決的問題。(2)風力發(fā)電技術(shù)不斷進步，單機容量逐步增大，產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，可用率達到98%以上，是一種安全可靠的能源。(3)由于技術(shù)進步和產(chǎn)品批量增加，風力發(fā)電的經(jīng)濟性日益提高，風電成本持續(xù)下降，風力發(fā)電的成本己接近煤電，低于油電和核電。若考慮煤電的環(huán)境污染和交通安全等問題，風電的經(jīng)濟性優(yōu)于煤電。(4)風力發(fā)電場建設(shè)周期短。單臺風力發(fā)電機組安裝僅需幾個星期，可多臺同時安裝，互不干擾。建設(shè)一個風力發(fā)電場，從土建、安裝到投產(chǎn)，只需半年至一年時間；而煤電、核電的建設(shè)需要二至十年。(5)風力發(fā)電占地面積少。塔筒與監(jiān)控、變電建筑僅占風電場約1%的土地，其余99%的場地可供農(nóng)、林、牧使用。由此可見，風力發(fā)電具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益，風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展受到世界各國政府的高度重視。自從20世紀80年代現(xiàn)代并網(wǎng)風力發(fā)電機組問世以來，隨著槳葉空氣動力學、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、發(fā)電機技術(shù)和新材料的發(fā)展，風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展極為迅速，單機容量從最初的數(shù)十千瓦級發(fā)展到最近進入風電場的兆瓦級機組；功率控制方式從定槳距失速控制向全槳葉變距和變速控制發(fā)展。運行可靠性從20世紀80年代初的50%提高到98%以上。并且在風電場運行的風力發(fā)電機組全部可以實現(xiàn)集中控制和遠程控制。風電場發(fā)展空間更加廣闊，已從內(nèi)陸移到海上。風電的迅猛發(fā)展已經(jīng)形成了規(guī)模巨大的產(chǎn)業(yè)，因此它還可帶動一批相關(guān)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的發(fā)展，對促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的意義。根據(jù)全國風能理事會（GWEC）發(fā)布的全球風電市場裝機數(shù)據(jù)，2011年，全球新增風電裝機達到237669MW。這一數(shù)據(jù)表明全球累計裝機實現(xiàn)了21%的年增長，新裝數(shù)據(jù)達到6%。到目前為止，全球75個過國家有商業(yè)運營的風電裝機，其中22個國家的裝機容量超過1000MW。1996~2011年全球風電發(fā)展情況如圖11和圖12。圖11 1996~2011年全球風電每年新增裝機容量圖12 1996~2011年全球風電每年累計裝機容量風電行業(yè)在2011年仍然保持了較快的發(fā)展，根據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2011年12月末，（包括已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電和等待并網(wǎng)發(fā)電），分布在31個省、直轄市、自治區(qū)和特別行政區(qū)。其中，廣州和四川在2011年填補了無風電的空白。累計風電裝機超過200萬千瓦的省級地區(qū)有10個，河北與甘肅分別位居第二和第三。，% 如圖13。圖13 2011年底中國升級地區(qū)累計風電裝機容量前十位“十二五”期間將是中國風電發(fā)展的重要時期，中國風電在此期間將會取得重要的發(fā)展，中國政府還將出臺一些促進風電發(fā)展的政策，促進風電健康、可持續(xù)發(fā)展。如果國家政府沒有出現(xiàn)重大調(diào)整，根據(jù)市場發(fā)展預(yù)測，年平均增長將達到1800萬千瓦。偏航系統(tǒng)是風力發(fā)電機組特有的，它主要有兩個功能：一是使風輪跟蹤變化穩(wěn)定的風向；二是當風力發(fā)電機組由于偏航作用，機艙內(nèi)引線的電纜發(fā)生纏繞時，自動解纜。本課題是在了解風力發(fā)電機組基本組成和功能的前提下，進一步的理解風力發(fā)電機偏航控制系統(tǒng)的一些基本機構(gòu)和功能，了解簡單的偏航控制流程，并利用visual 。2 風力發(fā)電機組系統(tǒng)構(gòu)成及功能簡介概述目前投入商業(yè)運行的并網(wǎng)風力發(fā)電機組可分為定槳定速型和變槳變速型兩大類，主要采用籠式異步發(fā)電機、雙饋異步發(fā)電機和永磁同步發(fā)電機三種發(fā)電機。如圖21風機分類。圖21 風機分類現(xiàn)代風機為了解決風力發(fā)電機發(fā)出的電時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定的問題，增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等，現(xiàn)代風機的示意如圖22。圖22 現(xiàn)代風力發(fā)電機的系統(tǒng)構(gòu)成目前研究最多的也是雙饋感應(yīng)風力機系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的恒速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)相比，采用雙饋電機的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)具有風能利用系數(shù)高，能吸收由風速突變所產(chǎn)生的能量波動以避免主軸及傳動機構(gòu)承受過大的扭矩和應(yīng)力，以及可以改善系統(tǒng)的功率因數(shù)等但無論哪種結(jié)構(gòu)形式，風力發(fā)電機系統(tǒng)基本包括以下幾個組成部分：風力機槳葉系統(tǒng)，齒輪箱系統(tǒng)，發(fā)電機系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，偏航系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)等。圖23 風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)總圖風輪是吸收風能并將其轉(zhuǎn)換成機械能的部件，風以一定的速度和攻角作用在槳葉上，使槳葉產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩而轉(zhuǎn)動，將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，進而通過增速器驅(qū)動發(fā)電機。對于定槳距系統(tǒng)，其槳葉與輪轂的連接是固定的，即當風速變化時，槳葉的迎風角度不能隨之改變。這一特點，給定槳距風力發(fā)電機組提出了兩個必須要解決的問題，一是當風速高于風輪額定風速時，槳葉必須能夠自動地將功率限制在額定值附近，因為風力機上所有材料的物理性能是有限度的。稱槳葉的這一特性為自動失速性能。二是運行中的風力發(fā)電機組在突然失