【正文】 控制器 放大器 偏航機(jī)構(gòu) 風(fēng)力機(jī) 偏航計(jì)數(shù) 監(jiān)測(cè)元件 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 N N Y Y Y 圖 42 偏航程序流程圖 此處先定義風(fēng)向角和偏航角： 風(fēng)向角 α 的范圍是 180176。當(dāng)緊急停車時(shí)，需要通過(guò)偏航調(diào)節(jié)使機(jī)艙經(jīng)過(guò)最短的路徑與風(fēng)向成 90176。時(shí)，需要啟動(dòng)自動(dòng)解纜控制程序，通過(guò)偏航調(diào)節(jié)使整個(gè)機(jī)艙回轉(zhuǎn) 1080176。偏航角度大小的檢測(cè)通過(guò)安裝在機(jī)艙內(nèi)的角度編碼器實(shí)現(xiàn)。以 PLC 為控制單位設(shè)計(jì)了偏航系統(tǒng)電路圖，該線路設(shè)計(jì) 考慮 到了 左右偏航驅(qū)動(dòng)互鎖、手自動(dòng)切換、左右偏航極限位置保護(hù)。 傳感器內(nèi)部設(shè)有微處理器和增量式編碼器，對(duì)尼龍齒輪旋轉(zhuǎn)齒數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與判斷是否需要解纜，向哪個(gè)方向解纜以及何時(shí)停止解纜等。 圖 33 風(fēng)向傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 偏航保護(hù) 有時(shí)機(jī)艙可能長(zhǎng)時(shí)間向一個(gè)風(fēng)向偏航數(shù)圈，這樣會(huì) 造成電纜的纏繞， 如果旋轉(zhuǎn)過(guò)多圈，電纜將會(huì)損壞 。 以 WAV15 為例，它也是光電型傳感器 ,由單風(fēng)標(biāo)、格雷碼盤(pán)、光電組件組成 ,紅外 LED 和光電三極管分別安裝于 6 位格雷碼盤(pán)上下兩側(cè)的 6 個(gè)窩型孔內(nèi)。 圖 32 風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 風(fēng)向的測(cè)量 風(fēng)向標(biāo)一般是由尾翼、指向桿、平衡錘以及旋轉(zhuǎn)主軸四部分組成的首尾不對(duì)稱的平衡裝置。它通過(guò)統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間脈沖數(shù)來(lái)測(cè)量風(fēng)速。固定在支架上或互成 90176。 旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計(jì)的感應(yīng)部分是一個(gè)固定在轉(zhuǎn)軸上的感應(yīng)風(fēng)的組件，常用的有風(fēng)杯、螺旋槳葉片和平板葉片三種類型。 風(fēng)速風(fēng)向傳感器 風(fēng)向風(fēng)速信號(hào)作為偏航控制系統(tǒng)中最關(guān)鍵的輸入信號(hào)，對(duì)其準(zhǔn)確的測(cè)量將影響整個(gè)控制系統(tǒng)的性能。偏航時(shí)， 剎車松閘 。 偏航驅(qū)動(dòng) 偏航驅(qū)動(dòng)裝置 偏航驅(qū)動(dòng)裝置 包括偏航電機(jī)和偏航減速齒輪機(jī)構(gòu)。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 偏航系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 硬件組成 風(fēng)力機(jī)的偏航系統(tǒng)由偏航控制機(jī)構(gòu)和偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩大部分組成，偏航控制機(jī)構(gòu)是風(fēng)力機(jī)特有的伺服系統(tǒng)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)則是偏航系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，即使不需要具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，也能快速上手，更易于為工程技術(shù)人員 接受 [19]。這是 PLC 產(chǎn)品的市場(chǎng)生存價(jià)值。為適應(yīng)工作現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，還采用密封、 防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)。隔離和濾波，是抗干擾的兩大主要措施。 PLC 的運(yùn)用能夠做到在線修改程序，改變控制的方案而無(wú)需拆開(kāi)機(jī)器設(shè)備， 大大縮短了傳統(tǒng)控制設(shè)備的安裝和維修時(shí)間?，F(xiàn)代 PLC 具有豐富的功能及 各種擴(kuò)展單元、智能單元和特殊功能模塊， 可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象的要求，靈活組合出要求匹配的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用 PLC 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行 [16]。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的。 功率給定 發(fā)電機(jī)功率 圖 24 變槳控制額定功率運(yùn)行狀態(tài)框圖 轉(zhuǎn)速 控制器 槳距 控制器 變槳結(jié)構(gòu) 風(fēng)輪 增速器 發(fā)電機(jī) 功率控制器 槳距控制器 變槳結(jié)構(gòu) 風(fēng)輪 增速器 發(fā)電機(jī) 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 主控制 PLC 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) PLC 是一種專門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 額定功率運(yùn)行狀態(tài) 當(dāng)風(fēng)速達(dá)到或超過(guò)額定風(fēng)速后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入額定功率狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速附近保持一定時(shí)間后，發(fā)電機(jī)即并入電網(wǎng) [14]。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 轉(zhuǎn)速給定 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 圖 23 變槳控制啟動(dòng)狀態(tài)（轉(zhuǎn)速控制）框圖 為了使控制過(guò)程比較簡(jiǎn)單，可以在轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速前對(duì)槳葉槳距并不加以控制。在發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)以前，變槳距系統(tǒng)的槳距角給定值由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)控制。這時(shí)氣流對(duì)槳葉不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 變漿距控制系統(tǒng) 變槳距是指安裝在輪轂上的葉片可以借助控制技術(shù)改變其槳距角的大小，從而改變?nèi)~片氣動(dòng)特性，使槳葉和整機(jī)的受力狀況大為改善，其最重要的應(yīng)用是功率調(diào)節(jié)。為了防止在緊急停機(jī)時(shí)，蓄能器內(nèi)油量不夠變距油缸一個(gè)行程，緊急順槳將由來(lái)自風(fēng)的自變 漿 力完成。的方向調(diào)節(jié)葉片節(jié)距。缸筒的前端通過(guò)閥 192 和節(jié)流閥 172 排放到油箱，葉片變距到＋ 88176?！?88176。 變 漿 控制系統(tǒng)的節(jié)距控制是通過(guò)比例閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)的工作壓力設(shè)定范圍為 130— 145bar。液壓泵安裝在油箱油面以下并通過(guò)聯(lián)軸器 6，由油箱上部的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 變槳距 風(fēng)電 機(jī)組 的液壓系統(tǒng) 變槳距 風(fēng)電機(jī)組 的液壓系統(tǒng)與定槳距 風(fēng)電機(jī)組 的液壓系統(tǒng)很相似，也由兩個(gè)壓力保持回路組成。通常它由兩個(gè)壓力保持回路組成，一路通過(guò)蓄能器供給葉尖擾流器，另一路通過(guò)蓄能器供給機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。 液壓控制系統(tǒng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的液壓系統(tǒng)屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一種動(dòng)力系統(tǒng)，它的主要功能是為變漿控制裝置、安全漿距控制裝置、偏航驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)裝置、停機(jī)制動(dòng)裝置提供液壓驅(qū)動(dòng)力。偏航系統(tǒng)一般包括感應(yīng)風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo) ，偏航電機(jī)，偏航行星齒輪減速器，回轉(zhuǎn)體大齒輪等。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。它 主要有以下兩個(gè)功能 ：一是要控制風(fēng)輪跟蹤變化穩(wěn)定的風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能；二是當(dāng) 風(fēng)電機(jī)組 由于偏航作用，機(jī)艙內(nèi)引出的電纜發(fā)生纏繞時(shí)，自動(dòng)解除纏繞。 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng)構(gòu)成 控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 圖 所示為風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，針對(duì)此控制系統(tǒng)，選用集散型或分布式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是絕大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組選用的形式。而控制系統(tǒng)以 PLC 為主控制器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程方便，可實(shí)施性強(qiáng)，并且具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可靠 性高，易于維護(hù)，能夠直觀的反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，通過(guò)編程工具能夠直接觀測(cè)出系統(tǒng)的運(yùn)行情況，為維護(hù)人員查找故障提供了極大的方便，從而縮短了對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)時(shí)間。 其中 20xx 年 1 月 1 日正式實(shí)施的《中華人民共和國(guó)可再生能源法》。從國(guó)家能源局獲悉，今年一季度我國(guó)風(fēng)力發(fā)電量達(dá)到 188 億 kW 時(shí)，增長(zhǎng) %，比同期火電、水電、核電增速高出 30 到 50 個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)目前是全球最大的風(fēng)電市場(chǎng) ,也是全球最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)基地。預(yù)計(jì)到 20xx 年，歐洲海上風(fēng)電的裝機(jī)容量將達(dá)到 10000MW。由于海上具有風(fēng)能豐富、地域平坦寬廣等特點(diǎn)，海上風(fēng)電場(chǎng)的多兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組商業(yè)化運(yùn)行是風(fēng) 能領(lǐng)域的新的發(fā)展趨勢(shì)。 表 11 截止到 20xx 年世界新增風(fēng)電裝機(jī)容量最多的 10 個(gè)國(guó)家 排名 國(guó)家 裝機(jī)容量（ MW） 排名 國(guó)家 裝機(jī)容量（ MW） 1 中國(guó) 17631 6 加拿大 1267 2 美國(guó) 6810 7 西班牙 1050 3 印度 3019 8 意大利 950 4 德國(guó) 2086 9 法國(guó) 830 5 英國(guó) 1293 10 瑞典 763 （ 2）風(fēng)電成本逐年降低 風(fēng)力發(fā)電的成本在過(guò)去 5 年中已下降了 20%。 目前，已有 48 個(gè)國(guó)家頒布了支持可再生能源發(fā)展的相關(guān)法律法規(guī)，政策法規(guī)對(duì)風(fēng)電發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。 由此可見(jiàn)， 風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 具有 良好 的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益， 它 的發(fā)展受到 全世界各國(guó)的高度關(guān)注 。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。各國(guó)都在尋找可替代一次能源的新型環(huán)保能源。風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性可歸納為四 點(diǎn) ： （ 1）風(fēng)力發(fā)電技術(shù)安全可靠且經(jīng)濟(jì)性高。 在當(dāng)今社會(huì)，世界能源結(jié)構(gòu)也正在發(fā)生著重大的變化 ，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。s world is facing issues, such as environmental pollution, the greenhouse effect, the depletion of fossil fuels. Traditional energy has been increasingly unable to meet the demands of society, so renewable energy has been getting an increasing attention of countries and regions. Wind energy, with the feature of security, pollutionfree, clean and rich in storage ,is one of the fastest growing renewable clean energy, so it’s given priority to all the countries. Of all the renewable energy, it has the greatest developing and business prospects. At the present, the booming wind power market in China promotes the development of wind turbine manufacturing industry. Wind turbine control system is one of the most important part in the field of wind energy, and it guarantees the safe and efficient operation of the wind turbine. .And yaw control is a critical part of the control system. Therefore, how to make yaw control bee more intelligent and more precise is the focus to programmers. This article has a discussion on the yaw and partial movement control procedures. At the beginning of the article, it introduces the general structure of the motion control system and put emphasis on the software and hardware structure of the yaw control as well as control principle. Then the article uses PLC as the main control unit to design the wind turbine yaw control system and the hardware structure. Finally, bined with the mon problems in the yaw processing, such as the shortest path calculation, cable winding and wind angle, uses LAD in STEP7 software to program. According to the data collected by the wind direction and wind speed sensor, the system achieve the functions including automatic yaw, manual yaw and automatic cast off. Experiments show that the system controller runs security and stability Keywords: wind generation。 最后，本文 結(jié)合偏航過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題，如偏航最短路徑、 電纜的纏繞 和對(duì)風(fēng)角計(jì)算等， 用 STEP7軟件 中的 LAD 編程語(yǔ)言 編寫(xiě)了偏航程序。 所以，如何使偏航變得更智能、更精確 成為了編程人員工作的焦點(diǎn)。在 眾多 再生能源中，它最具有大規(guī)模開(kāi)發(fā)和商業(yè)發(fā)展前景。 密級(jí)：內(nèi)部 風(fēng)電運(yùn)動(dòng)控制編程與實(shí)踐 Programming and practice for motion control of wind energy