【正文】 種情況下，槳葉槳距只是按所設(shè)定的變距速度將槳距角向0176。轉(zhuǎn)速控制器按照發(fā)電機轉(zhuǎn)速的大小，相應(yīng)改變槳距角設(shè)定值的大小。整個槳葉實際上是一塊阻尼板，這個狀態(tài)成為“順槳”。變槳距風電機組根據(jù)變距系統(tǒng)所起的作用可分為 3 種運行狀態(tài)，即風電機組的啟動狀態(tài)（轉(zhuǎn)速控制）、欠功率狀態(tài)（不控制）和額定功率狀態(tài)（功率控制）[13]。油缸右端將由兩部分液壓油來填補：一部分來油缸左端通過電磁閥19—節(jié)流閥17單向閥115 和24 的重復(fù)循環(huán)油；另一部分油來自油箱通過吸油管路及單向閥115和24。在停機狀態(tài)，液壓泵繼續(xù)自動停/ 起運轉(zhuǎn)。機械端點而不受來自比例閥的影響。之間運動?？刂破鞲鶕?jù)功率或轉(zhuǎn)速信號給出一個（－10＋10）V 的控制電壓，通過比例閥控制器轉(zhuǎn)換成一定范圍的電流信號，控制比例閥輸出流量的方向和大小。當壓力降至130bar以下時，泵起動；在145bar時，泵停止。泵的流量變化根據(jù)負載而定。一路由蓄能器通過電液比例閥供給葉片變漿距油缸，另一路由蓄能器供給高速軸上的機械剎車機構(gòu)。這兩個回路的工作任務(wù)是使機組運行時制動機構(gòu)始終保持壓力。風機液壓系統(tǒng)是一個公共服務(wù)系統(tǒng)，它為風力發(fā)電機上一切使用液壓作為驅(qū)動力裝置提供動力。其工作原理如下：主控制器接受完風速風向傳感器的風信號后，經(jīng)過運算得出風向與機艙位置的夾角，從而判斷機艙向哪個方向進行偏航。中小型風機可用舵輪作為調(diào)向系統(tǒng)。小微型風力機指發(fā)電功率在10千瓦及其以下的風力發(fā)電機。風電機組的控制系統(tǒng)包括 PLC 系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集接口、偏航系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)、并網(wǎng)控制器和液壓控制系統(tǒng)。新型的控制算法正在不斷的研究和應(yīng)用，可以大大的提高風能的利用率，有效的提高了風電機組的發(fā)電量，從而不斷降低了風力發(fā)電的成本。推動了我國大型風力發(fā)電的建設(shè)。中國政府目前公布的風電發(fā)展目標是2025年將達到3000萬kW[6]。截至2009年年底,中我國國內(nèi)的風能裝機容量2500萬kW，共建有42個風電場，分布在13個?。ㄊ?、自治區(qū)）。我國風能資源比較豐富，目前我國已經(jīng)探明的風能儲量約為3226GW,其中可利用風能約為253GW,主要分布在西北、華北和東北的草原和戈壁以及東部和東南沿海及島嶼上。包括瑞典、丹麥、荷蘭和英國在內(nèi)的西方國家已率先對近海風電技術(shù)進行了研究。當每千瓦裝機成本為700歐元且平均風速為7m/s的地區(qū)，風電便可與火電、煤電相競爭。以下為2011年世界風電新增裝機容量前10位的國家。風力發(fā)電技術(shù)的研究極為迅猛，單機容量從最初的數(shù)十千瓦級發(fā)展到兆瓦級；控制方式從基本單一的定槳距失速控制向全槳葉變距和變速控制發(fā)展，其趨勢將向智能型發(fā)電機組發(fā)展；運行可靠性從1980年左右的50%，提高到98%以上，且在風場運作的風電機組都可實現(xiàn)集中控制和遠程控制；從今后的發(fā)展其實來看風電場將從內(nèi)陸移到海上，這使其發(fā)展空間變得更為廣闊[2]。（4）風力發(fā)電場建設(shè)周期短。而風電機組在發(fā)電過程中，不會對環(huán)境造成污染。隨著設(shè)備的改善，風力發(fā)電機組的單機容量與發(fā)電質(zhì)量不斷提高，這使得風電成本下降，考慮到環(huán)保、交通等因素，風電經(jīng)濟性逐步優(yōu)于火電。以太陽能、風能、海洋能、生物質(zhì)能、地熱能等的可再生能源得到社會的廣泛重視。 yaw control systems。該程序根據(jù)風向、風速傳感器采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)由邏輯控制將控制信號輸出給執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)自動對風、人工偏航和自動解纜等功能。本文主要圍繞風電機組的偏航程序和部分運動控制程序展開討論。當前，中國風電市場蓬勃發(fā)展，由此帶動中國風機制造產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)欣欣向榮的發(fā)展勢態(tài)。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的能源已經(jīng)越發(fā)不能滿足社會的需求。所以可再生能源得到了越來越多的國家與地區(qū)的重視。風電機組的控制系統(tǒng)是風能領(lǐng)域中最重要的組成部分之一，它保證了風電機組安全有效的運行。在文章開始部分介紹了運動控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并重點介紹偏航軟硬件結(jié)構(gòu)和控制原理。經(jīng)實驗表明, 該系統(tǒng)控制器運行安全,穩(wěn)定性能良好。 PLC。在在這幾個能源中，風力發(fā)電無疑在應(yīng)用、經(jīng)濟和商業(yè)化方面都最具潛力。（2）風力發(fā)電是清潔能源。相對于火電和核電更為環(huán)保。相對于其他常規(guī)能源如：煤電、水電、核電等動輒數(shù)年的建設(shè)周期，風電的單臺風電機組安裝只用兩三個星期，并可同時多臺安裝。（1）世界風電工業(yè)高速發(fā)展盡管2011年全球經(jīng)濟低迷，但風能發(fā)展卻保持良好勢頭?？梢钥闯觯晷略鲅b機容量超過1GW的國家達到8個。根據(jù)丹麥RIS國家研究實驗室對安裝在丹麥的風電機組所進行的評估，從1981～2002年間，預(yù)計2010年度電成本下降至3歐分/kWh，[4]。到2003年末，圍繞歐洲海岸線，海上風電總裝機600MW。在我國風力資源較豐富的邊遠、無電、缺電地區(qū)適合發(fā)展中小型獨立運行的風電系統(tǒng)，以解決這些地區(qū)的生活用電和部分生產(chǎn)用電；在風力資源豐富的南方，電網(wǎng)通達的地區(qū)，應(yīng)以發(fā)展較大規(guī)模的并網(wǎng)風電系統(tǒng)為主，補充和部分替代常規(guī)能源，提高當?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量[5]。在《全球風能展望2010》的所有預(yù)測情形中,中國都是風能產(chǎn)業(yè)增長最快的單一國家,該報告預(yù)計,中國國內(nèi)的風電裝機容量在2020年將達到現(xiàn)在的十倍。風電的快速發(fā)展，與國家的政策扶持密不可分。甘肅、內(nèi)蒙古、黑龍江、江蘇都紛紛開始上馬動輒10億元的風力發(fā)電項目[7]。在今后的幾十年內(nèi)，國際上風力發(fā)電行業(yè)將是發(fā)展和增長速度最快的行業(yè)，風力發(fā)電技術(shù)也將進入其發(fā)展迅速的黃金時期；在我國國內(nèi)，并網(wǎng)型風電機組裝機容量的增長速度明顯在加快，離網(wǎng)型風電機組的發(fā)展地域性廣，潛力大，裝機總?cè)萘繉⒆罱K超越并網(wǎng)型的風電機組。PLC 是機組控制系統(tǒng)的核心，它與風電機組的其他部分密切聯(lián)系，保證機組的效率和安全[9]。由于小型風力機的結(jié)構(gòu)簡單、體型較小，它 常用尾翼作為調(diào)向機構(gòu)。當風向變化時，位于風輪后面兩舵輪（其旋轉(zhuǎn)平面與風輪旋轉(zhuǎn)平面相垂直）旋轉(zhuǎn)，并通過一套齒輪傳動系統(tǒng)使風輪偏轉(zhuǎn)，當風輪重新對準風向后，舵輪停止轉(zhuǎn)動，偏航結(jié)束[10]。同時主控制器發(fā)出指令驅(qū)動偏航電機，以調(diào)整機艙的方向，達到對準風向的目的[11]。在定槳距風電機組中，液壓系統(tǒng)的主要任務(wù)是驅(qū)動風電機組的氣動剎車和機械剎車；在變槳距風電機組中，液壓系統(tǒng)主要控制變距機構(gòu)，實現(xiàn)風電機組的轉(zhuǎn)速控制、功率控制，同時也制控機械剎車機構(gòu)。當需要停機時，兩回路中的常開電磁閥先后失電，葉尖擾流器一路壓力油被泄回油箱，葉尖動作；稍后，機械剎車一路壓力油進入剎車油缸，驅(qū)動剎車夾鉗，使葉輪停止轉(zhuǎn)動。圖22為VESTASV39 型風電機組液壓系統(tǒng)。液壓泵由壓力傳感器12的信號控制。在運行、暫停和停止狀態(tài)，泵根據(jù)壓力傳感器的信號自動工作，在緊急停機狀態(tài)，泵將被迅速 斷路而關(guān)閉。點劃線內(nèi)是帶控制放大器的比例閥，設(shè)有內(nèi)部LVDT反饋。為了提高整個變距系統(tǒng)的動態(tài)性能，在變距油缸上也設(shè)有LVDT位置傳感器。電磁閥211斷電時，先導管路壓力油排放到油箱；先導止回閥24 不再保持在雙向打開位置，但仍然保持止回閥的作用，只允許壓力油流進缸筒。順槳由部分來自蓄能器161，部分直接來自泵5 的壓力油來完成。緊急順槳的速度由二個節(jié)流閥171和172控制并限制到約9176。變槳距風輪的槳葉在靜止時，槳距角為90176。當風速達到啟動風速時，槳葉向0176。變槳距系統(tǒng)根據(jù)給定的槳距角參考值，調(diào)整槳距角，進行所謂的速度控制。方向打開，直到發(fā)電機轉(zhuǎn)速上升到同步轉(zhuǎn)速附近，變槳距系統(tǒng)才開始投入工作。與啟動運行相同的道理，在變槳距風力發(fā)電機組中，對欠功率狀態(tài)不加控制。控制信號的給定值是恒定的，即額定功率。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。為PLC的CPU和24V直流負載電路提供電源。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。（6）通信模塊如以太網(wǎng)、RS48ProfibusDP通訊模塊等[17]。（3）安裝簡單，容易檢修。PLC還有強大的自檢功能，這為它的維修提供了方便[18]。另外使輸入/輸出接口電路的電源彼此獨立，以免電源之間的干擾。（5）環(huán)境要求低。PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易。包括偏航系統(tǒng)、變漿距控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機械驅(qū)動機構(gòu)包括：1偏航軸承、2偏航驅(qū)動裝置、3偏航制動器。偏航電機多為三相異步電動機，它與一個直流電磁鐵制動器配合進行偏航。偏航系統(tǒng)通過齒輪減速器得到合適的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，由于偏航速度很慢，減速器傳動比很大，通常在1：1000左右，因此采用多級減速器，一般采用二到三級平行軸斜齒輪減速器和兩級行星減速器組合而成（BONUS和NEGMicon機組采用這種機構(gòu)）。 風速的測量風速計是測量空氣流速的儀器。風電機組上常常采用的是風杯風速計，它的優(yōu)點在于它與風向無關(guān)。整個感應(yīng)部分安裝在一根垂直旋轉(zhuǎn)軸上，在風力的作用下，風杯繞軸以正比于風速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤有多個齒度,發(fā)光管LED 發(fā)射的光束因磁盤的轉(zhuǎn)動而被切割,光電三極管即產(chǎn)生脈沖輸出。在風的動壓力作用下，取得指向的來向的一個平衡位置，即為風向的指示。測量范圍為0～360176。解纜系統(tǒng)分為解纜傳感器控制的自動解纜和紐纜開關(guān)控制的安全鏈保護兩種。電路設(shè)計見附錄一。偏航控制系統(tǒng)框圖如圖41 所示。在風電機組工作時，如果向一個方向偏航的角度過大，將使由機艙引入塔架的各類電纜發(fā)生纏繞，影響整個發(fā)電機組的正常工作。解纜完成后，發(fā)電機組再進入正常發(fā)電的工作狀態(tài)[24]。為了實現(xiàn)這樣的伺服控制，通過對整個偏航系統(tǒng)的控制過程進行分析。定義正北方向為風向角0176。方向。方向。 人工偏航控制人工偏航是指當風力發(fā)電機自動偏航失效、人工解纜或者是在需要維修和時，通過人工送命令來控制風力發(fā)電機偏航的操作。當風機偏航超過3 圈（177。無論是自動對風程序還是自動解纜程序，對機艙位置的記錄都是不可或缺的一部分。同理當下一狀態(tài)變?yōu)锳=0，B=1時，風力發(fā)電機正在向逆時針偏航。偏航齒輪有126個齒，當位置傳感器A對準偏航齒輪一個齒的齒頂，位置傳感器B對準同一個齒的齒底，此時位置傳感器A輸出為高電平，位置傳感器B輸出為低電平，將一個齒分為四種狀態(tài)，則偏航齒輪的狀態(tài)數(shù)計算可得： 1264=504個 （41）位置傳感器精度為： （42）通過兩個位置傳感器的錯位安裝，可得此時精度小于1176。以此類推，這樣就可以得到當前已紐纜的角度。 N 解纜結(jié)束 記錄當前位置圖45 自動解纜子程序流程圖自動解纜程序見附錄二。以上，便需要進行偏航?？刂扑惴ǎ簩⑵浇菤w算到180176。時，則 γ0 = γ 360176。 θ 180176。 θ 360176。將以上分析匯總出偏航方向判別表，見表42，其中: n 為扭纜的圈數(shù),可以通過計數(shù)傳感器進行測量取整數(shù)。 θ 0176。 θ 360176。風電機組連續(xù)地檢測風向角變化，并計算單位時間（10min）內(nèi)平均風向，然后根據(jù)平均風 向判斷是否需要偏航，防止在陣風擾動下的頻繁偏航。模擬值輸入模塊用于將輸入的模擬量信號轉(zhuǎn)換成為CPU內(nèi)部處理的數(shù)字信號；模擬量輸出模塊用于將CPU送給它的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)比例的電壓信號或電流信號，對執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)節(jié)或控制。在PLC程序中要對