【正文】 和空調(diào)等家用電器中。V/F控制是這樣一種控制方式，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機(jī)的磁通保持一定，在較廣泛的范圍內(nèi)調(diào)速運(yùn)作時，電動機(jī)的功率因素和效率不下降。2) 電流變頻器在逆變器前使用大電感來緩沖無功功率，直流電流波形比較平直；對應(yīng)負(fù)載電動機(jī)來說，變頻器室一個交流電源。功率因素低等缺點(diǎn)。由于把直流電流逆變成交流電的環(huán)節(jié)比較容易控制，所以該方法在頻率的調(diào)節(jié)范圍和改善變頻后電動機(jī)的特性方面都具有明顯的優(yōu)勢。其優(yōu)點(diǎn)是啟動電流小，可調(diào)節(jié)加減速度，電動機(jī)可以高速化和小型化，防爆容易，保護(hù)功能齊全等。實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的關(guān)鍵因素有兩點(diǎn)：一是大功率開關(guān)器件。按照測試對象不同，運(yùn)行控制系統(tǒng)為偏航減速器運(yùn)行控制系統(tǒng)。其中偏航減速器空載試驗(yàn)臺的箱體尺寸為圖315。9）支撐板的設(shè)計(jì) 箱體支撐板根據(jù)惰輪支架和箱體的定位可知，設(shè)計(jì)支撐板的長度L=1450，h=60，B=800。2推力球軸承 由于推力球軸承和d1=110的軸配合，則選用d=110,D=160,T=38。圖37 軸的結(jié)構(gòu)圖5）滾動軸承的選擇1深溝球軸承 本試驗(yàn)臺中軸配合的滾動軸承采用深溝球軸承，選用d=160, D=290, B=48,Cr=215/KN,軸承代號為6232。當(dāng)X=，則M=13080 。圖33軸的受力簡圖 圖34 軸的受力簡化圖由于軸承垂直安裝，在試驗(yàn)臺運(yùn)行過程中軸承對軸垂直方向的力幾乎為零，則相當(dāng)只受水平方向的力，水平圖為圖35。 式中——軸的對稱循環(huán)用彎曲應(yīng)力（Mpa） D ——計(jì)算截面處軸的直徑 M ——計(jì)算截面處軸所受彎矩 T——計(jì)算截面處軸所受扭矩 進(jìn)行軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行強(qiáng)度校核，根據(jù)M、T及d的大小確定危險(xiǎn)截面作為計(jì)算截面，必要時選幾個截面進(jìn)行校核。根據(jù)偏航減速器轉(zhuǎn)速和扭矩可知：可選用額定功率為4KW、同步轉(zhuǎn)速為1500r/min、額定轉(zhuǎn)速為1435rpm，型號為112M4A。本設(shè)計(jì)采用的是偏航減速器輸出齒輪和惰輪是在一條直線上嚙合傳動，所以惰輪的分度圓直徑要比偏航減速器輸出齒輪要大，同時為了防止根切，取惰輪的齒數(shù)，則惰輪的分度圓直徑。 在進(jìn)行空載實(shí)驗(yàn)時，偏航減速器安裝在空載臺架上，其上安裝有傳感器安裝架。3. 3. 1偏航減速器試驗(yàn)臺機(jī)械部分總體設(shè)計(jì)偏航減速器實(shí)驗(yàn)臺架包括負(fù)載實(shí)驗(yàn)臺架和空載實(shí)驗(yàn)臺架，并排布置在梯形槽平板上。 根據(jù)信號流不同，試驗(yàn)臺可分為運(yùn)行控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)兩個相對獨(dú)立的子系統(tǒng)?？紤]到該減速器為大傳動比、大扭矩輸出，陪試件采用與被試件相同的偏航減速器，兩個減速器采用惰輪過渡組成傳動系統(tǒng)。 本章小結(jié)本章首先講述了本文的總體控制要求，然后提出了偏航減速器試驗(yàn)臺控制要實(shí)現(xiàn)的基本功能，為下面研究做了很好的鋪墊。3） 做空損檢測時，通過控制臺面板開關(guān)操作，可完成轉(zhuǎn)速。1%、工作壽命為滿載荷1年。1%,轉(zhuǎn)矩177。 輸入、輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率、轉(zhuǎn)動效率、油池溫度、壓力，殼體溫度、殼體振動、被試件輸出小齒輪轉(zhuǎn)速。 第五章論述了偏航減速器試驗(yàn)臺測試部分的設(shè)計(jì)。第二章提出了偏航減速器試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的要求和功能。圖13 風(fēng)力發(fā)電偏航減速器組 風(fēng)能的利用前景非常廣闊，怎樣更好地利用發(fā)電設(shè)備是一個很有意義的研究課題。 風(fēng)力發(fā)電偏航減速器試驗(yàn)臺的運(yùn)行時按照改變電動機(jī)的頻率來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)的偏航減速器試驗(yàn)臺的驅(qū)動和加載運(yùn)行，根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)速輸出相應(yīng)的機(jī)械功率，輸出轉(zhuǎn)矩要能夠隨風(fēng)速的變化而變化。因此，風(fēng)力發(fā)電偏航減速器試驗(yàn)臺已經(jīng)成為當(dāng)今主流產(chǎn)品。 風(fēng)能，作為一種綠色能源，日益受到專家學(xué)者的重視。在一些國家，風(fēng)能發(fā)電已能提供全國電能需求的 10% ～20% ，有的甚至達(dá)到50%以上。1. 2. 2國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀風(fēng)力發(fā)電是一種比較清潔的發(fā)電體系，我國風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)利用的風(fēng)能儲量約10億kW，其中，（陸地上離地10m高度資料計(jì)算），共計(jì)10億kw，風(fēng)是沒有公害的能源之一，而且它取之不盡，用之不竭。雖然電力工業(yè)改組引起的混亂使美國19911996年的風(fēng)電業(yè)沒有太多增長，但隨著電力工業(yè)改組的完成，到2000年時，每年至少可交付30萬kW的風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品，形成40億美元的風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)，風(fēng)電平均價(jià)格將低于4min/kW。在未來10年里，%。1. 2風(fēng)力發(fā)電技術(shù)國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀1. 2. 1國外的發(fā)展現(xiàn)狀在一些發(fā)達(dá)國家 ，風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)平臺的建設(shè)已經(jīng)到了一定的成熟階段。北方從新疆通過甘肅到內(nèi)蒙古，是中國風(fēng)力資源最豐富的地區(qū)，而且這一地區(qū)的風(fēng)速穩(wěn)定，很少有紊流和咫風(fēng)現(xiàn)象，人口稀少，地域平坦，適合發(fā)展大型風(fēng)力發(fā)電廠，這一地區(qū)的風(fēng)能儲存量可以達(dá)到500萬千瓦，是目前中國電力消費(fèi)量的60%左右。1. 1. 3 新能源的開發(fā)與應(yīng)用面對能源的短缺和環(huán)境污染所產(chǎn)生的一系列問題，我們必須大力開發(fā)利用可再生能源資源。其中化石燃料的消耗給人類所造成的環(huán)境污染和安全問題已經(jīng)成為社會的主要矛盾。如圖12所示。第一章 緒論1. 1課題的研究背景1. 1. 1 當(dāng)代能源危機(jī)問題能源是人類文明發(fā)展的“血液”，同時也是一個國家發(fā)展的重要前提。圖11 我國和世界一次商品能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)截止到2006年底，探明總資源量為8230億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，探明剩余可采總儲量1390億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；剩余可采儲量的保證程度為煤炭80年、石油15年、天然氣30年汾別為世界平均水平的1/1/3和1/2；資源中以煤為主，缺乏石油、天然氣資源。1. 1. 2 環(huán)境問題近年來，環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重，多人們帶來了很大的影響。主要依靠煤炭的發(fā)展中國家，如中國、印度等的空氣污染已相當(dāng)嚴(yán)重，按目前污染排放推算，再過100年，人類將無法在地球生存。如圖12所示為中國的風(fēng)力資源分布情況，東南沿海屬于中強(qiáng)壓地帶，石油、煤炭資源匿乏，而且高速的經(jīng)濟(jì)增長對電力的需求又很大，所以風(fēng)能開發(fā)具有廣闊的前景。風(fēng)力發(fā)電是世界范圍內(nèi)增長最快的一種能源形式，在世界各地正得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，德國共擁有9400座風(fēng)力發(fā)電機(jī)，總?cè)萘拷?100兆瓦，占?xì)W洲大陸風(fēng)能發(fā)電總?cè)萘康?0%，全球風(fēng)能發(fā)電總量的三分之一。 美國是世界上最早重視風(fēng)力發(fā)電的國家之一，1994年時裝機(jī)容量(163萬kW)就占當(dāng)年全球風(fēng)電裝機(jī)容量的53%。荷蘭、英國等國的風(fēng)電事業(yè)，也在迅速發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電作為未來可取代傳統(tǒng)能源的“ 綠色能源 ” 之一，其發(fā)展的速度在諸如太陽能、生物質(zhì)能和潮汐能等可再生能源中是最具有市場化規(guī)模及前景的。由于風(fēng)電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，建設(shè)風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)臺就顯得極為重要。提高偏航減速器的使用性能和使用壽命，是降低技術(shù)成本，提高風(fēng)場發(fā)電能力，高效利用風(fēng)能的重要手段。目前主要采用異步電機(jī)來驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電偏航減速器試驗(yàn)臺的運(yùn)行。因此，近年來國外基本上都采用改變異步電動機(jī)的頻率來設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電偏航減速器試驗(yàn)臺，并初步完成了相關(guān)具體設(shè)計(jì)，圖13為風(fēng)力發(fā)電偏航減速器組。 本文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)結(jié)構(gòu)簡要說明如下： 第一章闡述了本文的研究背景，國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀、風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)臺的研究狀況及本文的研究意義與研究內(nèi)容。第四章講述了變頻器的工作原理，做了運(yùn)行控制部分的設(shè)計(jì)；具體講述了如何運(yùn)用PLC來控制整個試驗(yàn)臺的運(yùn)行，并給出了詳細(xì)的電路及解釋。2）主要測試數(shù)據(jù)。C,轉(zhuǎn)速177。5) 偏航減速器輸入功率3KW、輸入轉(zhuǎn)速940rpm、傳動比1330177。2） 采用電機(jī)加載方式，并實(shí)現(xiàn)能量回饋控制。4） 利用數(shù)據(jù)采集卡完成數(shù)據(jù)的采集，并通過工控機(jī)完成數(shù)據(jù)的處理（如損失功率估算、傳動效率估算等計(jì)算），保存、實(shí)時顯示和打印等功能；同時可以監(jiān)測整個測試過程，并進(jìn)行故障報(bào)警指示及相應(yīng)保護(hù)；5） 采用工控機(jī)對試驗(yàn)臺顯示系統(tǒng)進(jìn)行控制，可實(shí)時直觀地顯示測試轉(zhuǎn)速、測試轉(zhuǎn)矩、測試溫度等性能參數(shù)；6） 本方案符合關(guān)鍵元器件都選擇符合國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級產(chǎn)品，以保證檢測結(jié)果符合國家各工廠標(biāo)準(zhǔn)。工作臺置于平整的地面上（不需要地腳螺釘）。 偏航減速器試驗(yàn)臺包括：減速器運(yùn)行控制、減速器輸入輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速測量、減速器輸入輸出功率及傳動效率、減速器油溫、壓力、殼體溫度、振動等參數(shù)檢測，異常情況下的報(bào)警、保護(hù)處理和人為干預(yù)；計(jì)算機(jī)參與全程監(jiān)測并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、分析、顯示和打印輸出。采集卡和工控機(jī)等實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)參數(shù)的檢測。在安裝架上分別安裝轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、驅(qū)動（負(fù)載）電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)與負(fù)載電機(jī)型號參數(shù)完全相同，豎直安裝，以保證試驗(yàn)條件與工況條件一致。 2惰輪的設(shè)計(jì) 由于惰輪和偏航減速器輸出齒輪嚙合，因此，惰輪和偏航減速器輸出齒輪的模數(shù)相等，即。 圖32 惰輪2）電機(jī)的選型由，則p輸入= p輸出=3KW，因此，選用額定功率為4KW的異步電機(jī)，偏航減速器的輸入轉(zhuǎn)速為940r/min，則電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n電≥940r/min，其中=。由于惰輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受到兩個相同的切應(yīng)力，則惰輪軸不受轉(zhuǎn)矩的作用，因此采用許用力法來計(jì)算軸的最小軸徑（直徑）。1軸的受力簡圖 軸受水平、圓周和垂直方向的力，其受力簡圖為圖33，受力簡化圖為圖34。惰輪軸受到彎矩的作用，彎矩為:取I截面：則 ?、蚪孛妫簞t 由彎矩圖可知: 在惰輪中間部分所受的力最大，則惰輪軸中間部分所受力最大，此處為危險(xiǎn)截面。因此，取軸的最頂端的直徑d1=110，與滾動軸承相配合的軸直徑d2=160，軸的結(jié)構(gòu)圖形為圖37。根據(jù)式 ，其中n=.，可知：=29705. 2（h）。8）鍵的選擇 由于鍵槽要是惰輪和軸定位，則根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知，鍵采用L=125，R=45,h=28。12）偏航減速試驗(yàn)臺總體圖 偏航減速器負(fù)載試驗(yàn)臺總體工程圖為圖為311，爆炸圖為圖312，實(shí)體圖為圖31314， 圖311 偏航減速器試驗(yàn)臺總體圖 圖312 偏航減速器負(fù)載試驗(yàn)臺總體爆炸圖圖313 偏航減速器負(fù)載試驗(yàn)臺實(shí)體圖 圖314 偏航減速器負(fù)載試驗(yàn)臺實(shí)體圖3. 3. 3偏航減速器空載試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)空載試驗(yàn)臺中只有箱體和負(fù)載試驗(yàn)臺不箱體，其它各零件尺寸和選型與偏航減速器負(fù)載試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)相同。第四章 偏航減速器試驗(yàn)臺運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行控制系統(tǒng)通過對變頻電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)減速器運(yùn)行工況的模擬：控制加載電機(jī)的反向轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)減速器負(fù)荷的模擬，采用電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接矢量控制，以提高轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性和精確性；采用共直流母線的方式實(shí)現(xiàn)能量的回饋；以測試控制臺的旋鈕實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和負(fù)荷的遠(yuǎn)程控制?，F(xiàn)在變頻器在電氣自動化控制系統(tǒng)中的使用越來越廣泛，這得益于變頻調(diào)速性能的提高和變頻器價(jià)格的大幅度的降低。變頻調(diào)速的特點(diǎn)：可以使用標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)，可以連續(xù)調(diào)速，可以通過電子回路改變相序、改變轉(zhuǎn)速方向。1. 根據(jù)交流環(huán)節(jié)分類 1) 交直交變頻器 先把恒壓恒率的交流電“整流”成直流電，再把直流電“逆變”成電壓和頻率均可調(diào)的三相交流電。它具有過載能力強(qiáng)、效率高、輸出波形好等優(yōu)點(diǎn)，但同時存在著輸出頻率低、使用功率器件多。對負(fù)載電動機(jī)來說，變頻器是一個交流電源，在不超過容量的情況下，可以驅(qū)動多臺電動機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。但是頻率改變時電動機(jī)內(nèi)部阻抗也改變，僅改變頻率，將會產(chǎn)生有弱勵磁引起的轉(zhuǎn)矩不足或由過勵磁引起的磁飽和現(xiàn)象，使電動機(jī)功率因素和效率顯著下降。但開環(huán)方式下不能達(dá)到較高的控制性能。3 急加速、或負(fù)載過大時，抑制過電流能力有限。矢量控制是這樣的一種控制方式，即將供給異步電動機(jī)的定子電流在理論上分成兩部分：產(chǎn)生磁場的電流分量和與磁場相垂直、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量。兩者合成后，決定定子電流大小，然后供給異步電動機(jī)，從而達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。4 . 根據(jù)交流環(huán)節(jié)分類1) PAM方式 脈沖幅值調(diào)制（PAM,Pulse Amplituden Modulation）方式通過改變直流電壓的幅值來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，逆變器負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輸出頻率。5 . 根據(jù)輸入