【正文】 新疆大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）新疆大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院 College of science ＆ technology Xinjiang University 學(xué)生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)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(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)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(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？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(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)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(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)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(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)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(xué)位論文。涉密論文按學(xué)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(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 電氣091 論文（設(shè)計(jì)）題目 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 論文（設(shè)計(jì)）來(lái)源 教師科研 ，掌握風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)； ，了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(zhǎng)能源、環(huán)境是當(dāng)今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問(wèn)題。風(fēng)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(jì)效益和社會(huì)效益，越來(lái)越受到各國(guó)的重視。由于風(fēng)能具有能量密度低、隨機(jī)性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)組安全高效運(yùn)行的關(guān)鍵。偏航控制系統(tǒng)成為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的重要組成部分。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制系統(tǒng)，主要分為兩大類：被動(dòng)迎風(fēng)偏航系統(tǒng)和主動(dòng)迎風(fēng)系統(tǒng)。前者多用于小型的獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，由尾舵控制，風(fēng)向改變時(shí)，被動(dòng)對(duì)風(fēng)。后者則多用大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，由位于下風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行主動(dòng)對(duì)風(fēng)控制。本文設(shè)計(jì)是大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根據(jù)風(fēng)速儀、風(fēng)向標(biāo)等傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)風(fēng)、制動(dòng)、開(kāi)閘并確定起動(dòng)，達(dá)到同步轉(zhuǎn)速一段時(shí)間后，進(jìn)行并網(wǎng)操作，開(kāi)始發(fā)電。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；風(fēng)向標(biāo)；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(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)構(gòu)成及功能簡(jiǎn)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(jì)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(diǎn)： 20 20 21 Vb編程設(shè)計(jì) 25 26結(jié)束語(yǔ) 28致謝 29參考文獻(xiàn) 30新疆大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1 緒論隨著人類社會(huì)發(fā)展的歷史與能源的開(kāi)發(fā)和利用水平密切相關(guān)，每一次新型能源的開(kāi)發(fā)都使人類經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生一次飛躍。在我們進(jìn)入21世紀(jì)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(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、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(jì)上最適用的，當(dāng)數(shù)風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能是一種干凈的可再生能源。太陽(yáng)輻射對(duì)地球表面的不均勻性加熱是風(fēng)的主要成因?？諝鈴母邭鈮簠^(qū)向低氣壓區(qū)流動(dòng)就產(chǎn)生了風(fēng)。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(fēng)速和風(fēng)向的變化。地球上大約有2%的太陽(yáng)能被轉(zhuǎn)化成風(fēng)能。風(fēng)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(lái)越多的人所認(rèn)識(shí)。風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性可歸納為五點(diǎn):(1)風(fēng)力發(fā)電是一種潔凈的自然能源。風(fēng)能在轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程中，只降低了氣流的速度，沒(méi)有給大氣造成任何污染。風(fēng)電沒(méi)有常規(guī)能源及核電對(duì)環(huán)境造成的污染問(wèn)題。核電的放射性廢料仍是一個(gè)較難解決的問(wèn)題。(2)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷進(jìn)步，單機(jī)容量逐步增大，產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，可用率達(dá)到98%以上，是一種安全可靠的能源。(3)由于技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品批量增加，風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性日益提高，風(fēng)電成本持續(xù)下降，風(fēng)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(wèn)題，風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于煤電。(4)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)周期短。單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝僅需幾個(gè)星期，可多臺(tái)同時(shí)安裝，互不干擾。建設(shè)一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，從土建、安裝到投產(chǎn)，只需半年至一年時(shí)間；而煤電、核電的建設(shè)需要二至十年。(5)風(fēng)力發(fā)電占地面積少。塔筒與監(jiān)控、變電建筑僅占風(fēng)電場(chǎng)約1%的土地，其余99%的場(chǎng)地可供農(nóng)、林、牧使用。由此可見(jiàn)，風(fēng)力發(fā)電具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展受到世界各國(guó)政府的高度重視。自從20世紀(jì)80年代現(xiàn)代并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組問(wèn)世以來(lái)，隨著槳葉空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、發(fā)電機(jī)技術(shù)和新材料的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展極為迅速，單機(jī)容量從最初的數(shù)十千瓦級(jí)發(fā)展到最近進(jìn)入風(fēng)電場(chǎng)的兆瓦級(jí)機(jī)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(yùn)行可靠性從20世紀(jì)80年代初的50%提高到98%以上。并且在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全部可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)程控制。風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展空間更加廣闊，已從內(nèi)陸移到海上。風(fēng)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(dòng)一批相關(guān)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。根據(jù)全國(guó)風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）發(fā)布的全球風(fēng)電市場(chǎng)裝機(jī)數(shù)據(jù)，2011年，全球新增風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到237669MW。這一數(shù)據(jù)表明全球累計(jì)裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了21%的年增長(zhǎng)，新裝數(shù)據(jù)達(dá)到6%。到目前為止，全球75個(gè)過(guò)國(guó)家有商業(yè)運(yùn)營(yíng)的風(fēng)電裝機(jī)，其中22個(gè)國(guó)家的裝機(jī)容量超過(guò)1000MW。1996~2011年全球風(fēng)電發(fā)展情況如圖11和圖12。圖11 1996~2011年全球風(fēng)電每年新增裝機(jī)容量圖12 1996~2011年全球風(fēng)電每年累計(jì)裝機(jī)容量風(fēng)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(jì)，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(gè)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(bǔ)了無(wú)風(fēng)電的空白。累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)超過(guò)200萬(wàn)千瓦的省級(jí)地區(qū)有10個(gè)，河北與甘肅分別位居第二和第三。，% 如圖13。圖13 2011年底中國(guó)升級(jí)地區(qū)累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量前十位“十二五”期間將是中國(guó)風(fēng)電發(fā)展的重要時(shí)期，中國(guó)風(fēng)電在此期間將會(huì)取得重要的發(fā)展，中國(guó)政府還將出臺(tái)一些促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展的政策，促進(jìn)風(fēng)電健康、可持續(xù)發(fā)展。如果國(guó)家政府沒(méi)有出現(xiàn)重大調(diào)整，根據(jù)市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)，年平均增長(zhǎng)將達(dá)到1800萬(wàn)千瓦。偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的，它主要有兩個(gè)功能：一是使風(fēng)輪跟蹤變化穩(wěn)定的風(fēng)向；二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于偏航作用，機(jī)艙內(nèi)引線的電纜發(fā)生纏繞時(shí)，自動(dòng)解纜。本課題是在了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基本組成和功能的前提下，進(jìn)一步的理解風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制系統(tǒng)的一些基本機(jī)構(gòu)和功能，了解簡(jiǎn)單的偏航控制流程，并利用visual 。2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)構(gòu)成及功能簡(jiǎn)介概述目前投入商業(yè)運(yùn)行的并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)、雙饋異步發(fā)電機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)三種發(fā)電機(jī)。如圖21風(fēng)機(jī)分類。圖21 風(fēng)機(jī)分類現(xiàn)代風(fēng)機(jī)為了解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電時(shí)有時(shí)無(wú)，電壓和頻率不穩(wěn)定的問(wèn)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(fēng)機(jī)的示意如圖22。圖22 現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成目前研究最多的也是雙饋感應(yīng)風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比，采用雙饋電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有風(fēng)能利用系數(shù)高，能吸收由風(fēng)速突變所產(chǎn)生的能量波動(dòng)以避免主軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承受過(guò)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(wú)論哪種結(jié)構(gòu)形式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)基本包括以下幾個(gè)組成部分：風(fēng)力機(jī)槳葉系統(tǒng)，齒輪箱系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，偏航系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)等。圖23 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)總圖風(fēng)輪是吸收風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的部件，風(fēng)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(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，進(jìn)而通過(guò)增速器驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。對(duì)于定槳距系統(tǒng)，其槳葉與輪轂的連接是固定的，即當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之改變。這一特點(diǎn)，給定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提出了兩個(gè)必須要解決的問(wèn)題，一是當(dāng)風(fēng)速高于風(fēng)輪額定風(fēng)速時(shí)，槳葉必須能夠自動(dòng)地將功率限制在額定值附近，因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)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(dòng)失速性能。二是運(yùn)行中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在突然失