【正文】 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)~片氣動特性，使槳葉和整機的受力狀況大為改善，其最重要的應(yīng)用是功率調(diào)節(jié)。在發(fā)電機并入電網(wǎng)以前，變槳距系統(tǒng)的槳距角給定值由發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號控制。當(dāng)轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速附近保持一定時間后，發(fā)電機即并入電網(wǎng)[14]。發(fā)電機增速器風(fēng)輪變槳結(jié)構(gòu)槳距控制器功率控制器功率給定發(fā)電機功率 圖24 變槳控制額定功率運行狀態(tài)框圖 主控制PLC結(jié)構(gòu)與特點PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤?，F(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。PLC的運用能夠做到在線修改程序，改變控制的方案而無需拆開機器設(shè)備， 大大縮短了傳統(tǒng)控制設(shè)備的安裝和維修時間。為適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，還采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)。對使用者來說，即使不需要具備計算機的專門知識，也能快速上手，更易于為工程技術(shù)人員接受[19]。偏航驅(qū)動裝置包括偏航電機和偏航減速齒輪機構(gòu)。 風(fēng)速風(fēng)向傳感器 風(fēng)向風(fēng)速信號作為偏航控制系統(tǒng)中最關(guān)鍵的輸入信號，對其準(zhǔn)確的測量將影響整個控制系統(tǒng)的性能。固定在支架上或互成90176。圖32 　風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 風(fēng)向的測量風(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稱的平衡裝置。 圖33　風(fēng)向傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 偏航保護(hù)有時機艙可能長時間向一個風(fēng)向偏航數(shù)圈，這樣會造成電纜的纏繞，如果旋轉(zhuǎn)過多圈，電纜將會損壞。以PLC為控制單位設(shè)計了偏航系統(tǒng)電路圖，該線路設(shè)計考慮到了左右偏航驅(qū)動互鎖、手自動切換、左右偏航極限位置保護(hù)。時，需要啟動自動解纜控制程序，通過偏航調(diào)節(jié)使整個機艙回轉(zhuǎn)1080176。開始延時自動偏航人工偏航自動解纜 N N 執(zhí)行人工偏航執(zhí)行自動解纜 Y Y Y執(zhí)行自動偏航 結(jié)束圖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。~1080176。由于風(fēng)向的不確定性，風(fēng)力發(fā)電機就需要經(jīng)常偏航對風(fēng)，而且偏航的方向也是不確定的，由此引起的后果是電纜會隨風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動而扭轉(zhuǎn)。利用兩個位置傳感器錯開安裝的方式，安裝示意圖如圖44所示圖44 位置傳感器的安裝示意圖當(dāng)位置傳感器A和B掃描一個齒時，A和B的狀態(tài)會發(fā)生變化。確定了如何判斷繞纜方向后，利用公式（42）計算扭纜角度： （43）式中，α為紐纜的角度；β為公式（48）所算得的傳感器精度[27]。為了確定電機的轉(zhuǎn)向使風(fēng)力機轉(zhuǎn)過最小路徑，即偏航時間最短，需要設(shè)計偏航算法。之間（用γ0表示），再與風(fēng)向角進(jìn)行計算比較，以確定風(fēng)機偏航對風(fēng)的方向。 θ 0176。 θ 180176。），風(fēng)電機組將執(zhí)行偏航對風(fēng)，當(dāng)此角度達(dá)到設(shè)定角度（1176。模擬量輸入接受到這些標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號后，通過ADC轉(zhuǎn)換為與模擬量成正比例的數(shù)字量信號，并存放在緩沖器（PIW）中。因為在風(fēng)速風(fēng)向傳感器會將數(shù)據(jù)以電流的形式傳送給PLC進(jìn)行處理，所以本設(shè)計中，將用到功能FC105實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)化。θ163。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到切入風(fēng)速時，剎車松開。 Y N 屏蔽自動偏航子程序 Y 執(zhí)行偏航解纜程序 主程序流程圖主程序見附錄四。S7PLCSIM軟件主要具有以下特點：（1） S7PLCSIM可模擬S7控制器的存儲器區(qū)域。（6） 同真實的CPU模塊一樣，在S7PLCSIM中可以改變CPU的運行模式。（2）脈沖計數(shù)。所以按以下步驟進(jìn)行實驗。風(fēng)向角為30176。順時針否176。160176。8176?，F(xiàn)將本文的工作成果及所獲得的結(jié)論總結(jié)如下：（1）目前我國針對風(fēng)力發(fā)電的研究主要局限在電氣方面的研究，而對于風(fēng)力發(fā)電機的機械部分少有涉及。根據(jù)風(fēng)電機組電控系統(tǒng)對偏航控制系統(tǒng)的其他功能要求， 完成了基于PLC的軟件設(shè)計。所以每有一個狀態(tài)響應(yīng)， 186。當(dāng)機艙小于零時，對偏航角歸算至180186。將風(fēng)向角與偏航角相減，得到對風(fēng)角θ。（2）風(fēng)向角計算對由風(fēng)向儀提供的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到介于180186。所以每有一個狀態(tài)響應(yīng)，則對偏航角加上或減去2 186。、KM2，控制偏航電機正反轉(zhuǎn)。人不可能靠投機取巧成功的。不要說畢業(yè)設(shè)計是垃圾，不要說這些東西你以后用不到。、。 當(dāng)機艙逆時針轉(zhuǎn)動時，偏航角減小。0θ163。若是，則結(jié)束自動對風(fēng)程序，無需對風(fēng)。~180186。當(dāng)機艙逆時針解纜時，偏航角減小。同時也給出了具體解決方案，如在偏航系統(tǒng)中加入了一個算法，當(dāng)計算出機艙與風(fēng)向的夾角后，系統(tǒng)能確認(rèn)運動的最短路徑，然后才驅(qū)動電機對風(fēng)，從而為系統(tǒng)節(jié)約能源。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)出的信號進(jìn)行主動對風(fēng)控制。同時，程序也存在一些問題，需要進(jìn)一步的完善，如對風(fēng)不夠精確。逆時針否176。390176。風(fēng)向角為160176。當(dāng)偏航超過1080176。這段模擬程序必須滿足下列條件。（5） 可以選擇定時器自動運行，或者手動置位/撫慰。另外，S7PLCSIM可供布局給硬件設(shè)備的讀者在學(xué)習(xí)時使用。否則進(jìn)行偏航對風(fēng)。 順時針偏航對風(fēng)逆時針偏航對風(fēng)逆時針偏航對風(fēng)順時針偏航對風(fēng)延時延時延時延時夾角θ在允許范圍內(nèi) Y記錄當(dāng)前位置圖46 自動對風(fēng)控制子程序流程圖自動對風(fēng)子程序見附錄三。θ360176。K2K1)(HI_LIMLO_LIM)]+LO_LIM常數(shù)KK2的值取決與輸入值（IN）的極性。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(jìn)行調(diào)節(jié)或控制。 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(jìn)行測量取整數(shù)。 θ 180176?？刂扑惴ǎ簩⑵浇菤w算到180176。 N 解纜結(jié)束 記錄當(dāng)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。偏航齒輪有126個齒，當(dāng)位置傳感器A對準(zhǔn)偏航齒輪一個齒的齒頂，位置傳感器B對準(zhǔn)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。無論是自動對風(fēng)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。 人工偏航控制人工偏航是指當(dāng)風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機偏航的操作。方向。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(jìn)行分析。在風(fēng)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。電路設(shè)計見附錄一。測量范圍為0～360176。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。風(fēng)電機組上常常采用的是風(fēng)杯風(fēng)速計，它的優(yōu)點在于它與風(fēng)向無關(guān)。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)）。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。PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易。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。（3）安裝簡單，容易檢修。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。為PLC的CPU和24V直流負(fù)載電路提供電源?？刂菩盘柕慕o定值是恒定的，即額定功率。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。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到啟動風(fēng)速時，槳葉向0176。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。電磁閥211斷電時，先導(dǎo)管路壓力油排放到油箱；先導(dǎo)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(jìn)缸筒。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。液壓泵由壓力傳感器12的信號控制。當(dāng)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(jìn)入剎車油缸，驅(qū)動剎車夾鉗，使葉輪停止轉(zhuǎn)動。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(dá)到對準(zhǔn)風(fēng)向的目的[11]。由于小型風(fēng)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)。在今后的幾十年內(nèi)，國際上風(fēng)力發(fā)電行業(yè)將是發(fā)展和增長速度最快的行業(yè)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也將進(jìn)入其發(fā)展迅速的黃金時期；在我國國內(nèi)，并網(wǎng)型風(fēng)電機組裝機容量的增長速度明顯在加快，離網(wǎng)型風(fēng)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(fēng)電機組。風(fēng)電的快速發(fā)展，與國家的政策扶持密不可分。在我國風(fēng)力資源較豐富的邊遠(yuǎn)、無電、缺電地區(qū)適合發(fā)展中小型獨立運行的風(fēng)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(fēng)力資源豐富的南方，電網(wǎng)通達(dá)的地區(qū)，應(yīng)以發(fā)展較大規(guī)模的并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)為主，補充和部分替代常規(guī)能源，提高當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量[5]。根據(jù)丹麥RIS國家研究實驗室對安裝在丹麥的風(fēng)電機組所進(jìn)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]。（1）世界風(fēng)電工業(yè)高速發(fā)展盡管2011年全球經(jīng)濟(jì)低迷，但風(fēng)能發(fā)展卻保持良好勢頭。相對于火電和核電更為環(huán)保。在在這幾個