【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，使電動機的磁通保持一定，在較廣泛的范圍內(nèi)調(diào)速運作時，電動機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)負載電動機來說，變頻器室一個交流電源。功率因素低等缺點。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的特性方面都具有明顯的優(yōu)勢。其優(yōu)點是啟動電流小，可調(diào)節(jié)加減速度，電動機可以高速化和小型化，防爆容易，保護功能齊全等。實現(xiàn)變頻調(diào)速的關(guān)鍵因素有兩點：一是大功率開關(guān)器件。按照測試對象不同，運行控制系統(tǒng)為偏航減速器運行控制系統(tǒng)。其中偏航減速器空載試驗臺的箱體尺寸為圖315。9）支撐板的設(shè)計 箱體支撐板根據(jù)惰輪支架和箱體的定位可知，設(shè)計支撐板的長度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，在試驗臺運行過程中軸承對軸垂直方向的力幾乎為零，則相當只受水平方向的力，水平圖為圖35。 式中——軸的對稱循環(huán)用彎曲應(yīng)力（Mpa） D ——計算截面處軸的直徑 M ——計算截面處軸所受彎矩 T——計算截面處軸所受扭矩 進行軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計后進行強度校核，根據(jù)M、T及d的大小確定危險截面作為計算截面，必要時選幾個截面進行校核。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。 在進行空載實驗時，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偏航減速器試驗臺機械部分總體設(shè)計偏航減速器實驗臺架包括負載實驗臺架和空載實驗臺架，并排布置在梯形槽平板上。 根據(jù)信號流不同，試驗臺可分為運行控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)兩個相對獨立的子系統(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臺控制要實現(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臺測試部分的設(shè)計。第二章提出了偏航減速器試驗臺設(shè)計的要求和功能。圖13 風力發(fā)電偏航減速器組 風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。 風力發(fā)電偏航減速器試驗臺的運行時按照改變電動機的頻率來改變電動機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)的偏航減速器試驗臺的驅(qū)動和加載運行，根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速和風速輸出相應(yīng)的機械功率，輸出轉(zhuǎn)矩要能夠隨風速的變化而變化。因此，風力發(fā)電偏航減速器試驗臺已經(jīng)成為當今主流產(chǎn)品。 風能，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，風能發(fā)電已能提供全國電能需求的 10% ～20% ，有的甚至達到50%以上。1. 2. 2國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀風力發(fā)電是一種比較清潔的發(fā)電體系，我國風能資源豐富，可開發(fā)利用的風能儲量約10億kW，其中，（陸地上離地10m高度資料計算），共計10億kw，風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的風電機組產(chǎn)品，形成40億美元的風機產(chǎn)業(yè)，風電平均價格將低于4min/kW。在未來10年里，%。1. 2風力發(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)達國家 ，風力發(fā)電試驗平臺的建設(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，是中國風力資源最豐富的地區(qū)，而且這一地區(qū)的風速穩(wěn)定，很少有紊流和咫風現(xiàn)象，人口稀少，地域平坦，適合發(fā)展大型風力發(fā)電廠，這一地區(qū)的風能儲存量可以達到500萬千瓦，是目前中國電力消費量的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 當代能源危機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結(jié)構(gòu)截止到2006年底，探明總資源量為8230億噸標準煤，探明剩余可采總儲量1390億噸標準煤；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)境污染相當嚴重，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嚴重，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所示為中國的風力資源分布情況，東南沿海屬于中強壓地帶，石油、煤炭資源匿乏，而且高速的經(jīng)濟增長對電力的需求又很大，所以風能開發(fā)具有廣闊的前景。風力發(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座風力發(fā)電機，總?cè)萘拷?100兆瓦，占歐洲大陸風能發(fā)電總?cè)萘康?0%，全球風能發(fā)電總量的三分之一。 美國是世界上最早重視風力發(fā)電的國家之一，1994年時裝機容量(163萬kW)就占當年全球風電裝機容量的53%。荷蘭、英國等國的風電事業(yè)，也在迅速發(fā)展。風力發(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。由于風電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，建設(shè)風力發(fā)電試驗臺就顯得極為重要。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，提高風場發(fā)電能力，高效利用風能的重要手段。目前主要采用異步電機來驅(qū)動風力發(fā)電偏航減速器試驗臺的運行。因此，近年來國外基本上都采用改變異步電動機的頻率來設(shè)計風力發(fā)電偏航減速器試驗臺，并初步完成了相關(guān)具體設(shè)計，圖13為風力發(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)外風力發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀、風力發(fā)電試驗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，做了運行控制部分的設(shè)計；具體講述了如何運用PLC來控制整個試驗臺的運行，并給出了詳細的電路及解釋。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） 采用電機加載方式，并實現(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，并通過工控機完成數(shù)據(jù)的處理（如損失功率估算、傳動效率估算等計算），保存、實時顯示和打印等功能；同時可以監(jiān)測整個測試過程，并進行故障報警指示及相應(yīng)保護；5） 采用工控機對試驗臺顯示系統(tǒng)進行控制，可實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量標準的工業(yè)級產(chǎn)品，以保證檢測結(jié)果符合國家各工廠標準。工作臺置于平整的地面上（不需要地腳螺釘）。 偏航減速器試驗臺包括：減速器運行控制、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，異常情況下的報警、保護處理和人為干預(yù)；計算機參與全程監(jiān)測并進行數(shù)據(jù)記錄、分析、顯示和打印輸出。采集卡和工控機等實現(xiàn)試驗參數(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（負載）電機，驅(qū)動電機與負載電機型號參數(shù)完全相同，豎直安裝，以保證試驗條件與工況條件一致。 2惰輪的設(shè)計 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，偏航減速器的輸入轉(zhuǎn)速為940r/min，則電機的額定轉(zhuǎn)速n電≥940r/min，其中=。由于惰輪在運轉(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)機械設(shè)計手冊可知，鍵采用L=125，R=45,h=28。12）偏航減速試驗臺總體圖 偏航減速器負載試驗臺總體工程圖為圖為311，爆炸圖為圖312，實體圖為圖31314， 圖311 偏航減速器試驗臺總體圖 圖312 偏航減速器負載試驗臺總體爆炸圖圖313 偏航減速器負載試驗臺實體圖 圖314 偏航減速器負載試驗臺實體圖3. 3. 3偏航減速器空載試驗臺的設(shè)計空載試驗臺中只有箱體和負載試驗臺不箱體，其它各零件尺寸和選型與偏航減速器負載試驗臺的設(shè)計相同。第四章 偏航減速器試驗臺運行控制系統(tǒng)設(shè)計運行控制系統(tǒng)通過對變頻電機的控制實現(xiàn)減速器運行工況的模擬：控制加載電機的反向轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)減速器負荷的模擬，采用電機轉(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現(xiàn)能量的回饋；以測試控制臺的旋鈕實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和負荷的遠程控制?，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格的大幅度的降低。變頻調(diào)速的特點：可以使用標準電動機，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、效率高、輸出波形好等優(yōu)點，但同時存在著輸出頻率低、使用功率器件多。對負載電動機來說，變頻器是一個交流電源，在不超過容量的情況下，可以驅(qū)動多臺電動機并聯(lián)運行。但是頻率改變時電動機內(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，使電動機功率因素和效率顯著下降。但開環(huán)方式下不能達到較高的控制性能。3 急加速、或負載過大時，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，從而達到控制電動機轉(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現(xiàn)調(diào)壓，逆變器負責調(diào)節(jié)輸出頻率。5 . 根據(jù)輸入