【正文】 暴或是暴風，風速突然加大，測速傳感器要及時傳送模擬量，經PLC分析后立即做出停機措施。主要流程如下：啟動后PLC開始初始化，用風速傳感器檢測外界風力的大小，在發(fā)電允許范圍內將控制發(fā)電機啟動，風速檢測值過大，則要報警并且進行手動停機。風速傳感器采集了外界風速模擬值，將風速反饋給PLC，假如風速過大，不符合發(fā)電的風速要求，若風速太大或者太小，不穩(wěn)定狀況時，PLC則可以向工作人員報警，工作人員可以選擇手動停機；假如風速在合理的范圍內，系統(tǒng)則啟動發(fā)電機，發(fā)電機將風能轉換為電能，并在此時發(fā)電機信號燈顯示發(fā)電機在工作，系統(tǒng)信號燈顯示表示系統(tǒng)運行。偏航控制系統(tǒng)的工作原理是通過風向傳感器檢測外界風向，將風向模擬信號A/D轉換后傳遞給PLC，PLC內部計算風向的夾角，與參定值進行比較是否達到要求，不符要求的話調整航向，PLC需要發(fā)出信號給偏航驅動機構，偏航驅動機構驅動機艙轉變角度使之達到最佳的角度，從而使風能的吸收率最大化[6]。因此確定對風目標為風輪回轉面與風向垂直。之間屬于測量傳感器誤差范圍內，偏航系統(tǒng)將不做任何控制動作。195176。其中偏航電機的工作是根據不同的風向夾角度，控制電機向左或向右持續(xù)偏轉一定時間，使風向夾角度保持在一定的角度范圍內。積分系數TI使得系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無差度，以保證實現對設定值的無靜差跟蹤。E(k)Et=0t()P(k)KC*Et=0t()(a)偏差階躍變化 (b)比例整定作用圖 36 偏差階躍變化經比例整定圖第二進行整定積分環(huán)節(jié)。在測試比例系數Kc時，發(fā)現當系數越小，響應曲線反應越快，超調量越小，過渡過程越平穩(wěn)，但余差變大。通常使用PI控制方式。機艙是風力發(fā)電系統(tǒng)中很重要的組成部分，假若溫度過高將會影響發(fā)電機、主軸、齒輪箱等重要元器件的運行狀態(tài)，嚴重的甚至燒壞電纜，毀壞電機。在這個溫控系統(tǒng)中，我們需要兩個測溫模擬量輸入點，兩個需要冷卻機工作輸送冷氣流的模擬量輸入點，兩個需要排氣閥排出氣流的模擬量輸出點。所以在這一模塊中，變壓器的運行和停止分別需要兩個開關條件的實現。根據控制規(guī)模的大小，即輸入/輸出點的多少，選擇相應的CPU型號。 其他器件的選型風力發(fā)電控制系統(tǒng)中所需用到了一些電氣元件有發(fā)電機、電動機、變壓器、傳感器、表31 I/O地址分配表分類名稱數據類型I/O口地址輸入系統(tǒng)總啟動BOOL變壓器啟動BOOL變壓器停止BOOL機艙溫控系統(tǒng)啟動BOOL機艙溫控系統(tǒng)停止BOOL機艙溫控系統(tǒng)急停BOOL塔架內部溫控系統(tǒng)啟動BOOL塔架內部溫控系統(tǒng)停止BOOL塔架內部溫控系統(tǒng)急停BOOL溫度控制系統(tǒng)總啟動BOOL溫度控制系統(tǒng)總停止BOOL輸出系統(tǒng)啟動顯示燈BOOL發(fā)電機啟動BOOL向左偏航BOOL向右偏航BOOL合適風向顯示燈BOOL風速過大警報顯示燈BOOL機艙電動機BOOL塔架內部電動機BOOL溫控進氣閥進氣BOOL變壓器運行BOOL變壓器停運BOOLEM231風速WORDAIW0風向WORDAIW2機艙溫度WORDAIW4塔架內部溫度WORDAIW6EM232機艙進氣閥進氣WORDAQW0塔架內部進氣閥進氣WORDAQW2繼電器、接觸器和熔斷器等。（3）傳感器、繼電器的選擇：風速風向傳感器使用PH100SX型號[12]。區(qū)間風向參數在171176。區(qū)間機艙溫控運行標志位塔架內部溫控運行標志位變壓器運行標志位變壓器停止運行標志位PLC運行時這一位始終為1，是常ON繼電器PLC首次掃描時為1，一個掃描周期。提出對于這個系統(tǒng)的方案相匹配的電氣元件，并對對它們進行選型?？梢哉f，早期的可編程控制器就有很多項功能，例如計數、定時、邏輯運算、雙向控制等，應用于工業(yè)中的各行各業(yè)，取得很好的成效。CPU模塊是可編程控制器的核心部分。其中輸入模塊接受和采集各類信號，有開關量輸入輸出模塊，模擬量輸入輸出模塊兩種。PLC要連續(xù)不停地分階段處理各種任務和程序。此外它還有存儲、運算、傳輸數據的功能，還能通信連網，進行集散管理與控制。（4）可靠性高、抗干擾能力強PLC不像以前繼電器那樣由于觸點接觸不良造成誤操作，PLC的開關量啟停都使用軟件完成，所以它具有很高的工作可靠性和安全性。而在PLC發(fā)展較快的年代，針對數字量的處理，PLC采用了“與”、“或”、“非”等邏輯控制指令來編輯程序，以便實現開關通斷，電路的分支和串并聯(lián)等功能。（4）數據處理PLC的數學運算包含很多種，有整數運算，浮點數運算，邏輯預算，位運算等，PLC還具有數據存取，數據傳輸，排序查表等功能。圖 41 系統(tǒng)總啟動、模擬量轉換梯形圖 在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中需要用到模擬量的輸入和A/D轉換值的轉換。X=(200)(D6400)/(320006400)0 ()D=1280X+6400 ()將風速模擬量進行轉換，AIW0送AC0,AC0/。時輸出4mA，360176。之間的數。之間；171176。180176。機艙偏轉角度的大小由電動機工作時間決定，偏轉角度越小，電動機工作時間越短，相反偏轉角度越大，電動機工作時間越長。、165176。時的控制方法。風向標夾角為145176。171176。時，啟動向左偏航的電動機（）并且運作延時20s。189176。中斷程序INT0對兩個對象分別進行控制。處理系統(tǒng)讀取按鍵信息，根據信息執(zhí)行相關的動作，啟動或停止系統(tǒng)，操作總進氣閥和排氣閥。另外，PID的輸出值不可以直接加至EM232，冷卻機控制信號變大時，冷卻機內部控制的導通角后移，使得輸出電壓反而降低。假設機艙溫度過程變量大于溫度設定值，將運算所得的PID輸出送到擴展模擬量輸出模塊EM232的AQW0進氣閥；假設機艙溫度過程變量小于等于溫度設定值，控制機艙溫控系統(tǒng)急停（）,并將模塊EM232的AQW0值設為16000，這表示進氣閥關閉。該模塊的第三個通道連接一塊帶420mA變送輸出的風向顯示儀表，轉換為數值640032000。圖411為機艙溫控中斷子程序。接下來進行PID運算，PID指令中回路表的起始地址在VB100,回路的編號LOOP為0，VD108即為運算后的控制輸出值，然后進行轉換。網絡35中，按下啟動按鈕，此時未按停止按鈕，他的常開觸點同時接通，放開啟動按鈕，這種控制方法起到了“自鎖”或“自保持”的功能。子程序主要完成對溫控兩個對象的啟動與停止控制。變壓器控制系統(tǒng)考慮到用電安全，需要發(fā)電機啟動后或停止后開啟或停止變壓器，其中還用到了“起保?！彪娐吩趯嶋H應用中相對安全。檢測范圍比較小，只能檢測風向標夾角在145176。限于設計者自己的學識水平與動手實踐能力，在論文中還是有很多不足之處，望在以后豐富自己的知識提高自己的動手能力，使得論文中控制方案更加周全和嚴謹。的范圍，控制精確度不高，原因是按角度區(qū)間分別定時啟動電動機。在STEP7Micro/WIN32編程軟件中編輯程序，編譯全部程序檢查無誤后，運行程序，選擇“程序狀態(tài)監(jiān)控”，根據檢查實時程序中開關量，數字量的變化來判定程序的正誤。對程序設計總體來說良好，正確性高，部分程序簡練易懂，部分程序略顯復雜但也能完成相應的控制功能。最后用西門子S7200專用的程序梯形圖分別詳細地編寫和說明上一章節(jié)介紹的四個模塊的程序。這就是主要進行PID運算的中斷子程序過程。，上升沿有效開始執(zhí)行程序。風速顯示儀的鉑電阻輸入端接入一個220歐姆可調電位器。塔架內部溫控系統(tǒng)的啟動、。PLC輸出的數字量正好為16000時表示進氣閥停止進氣。（=1）。在這個溫度控制系統(tǒng)中，一共有8個按鍵開關量輸入，溫度總啟動按鈕與溫度總停止按鈕控制總個系統(tǒng)。圖 46 171176。205176。越接近180176。（），經上升沿有效接通，接通延時定時器T37開始計時。155176。角度區(qū)間控制梯形圖圖45表示了風向標夾角為145176。189176。接下來將對這7個角度區(qū)間進行不同的控制策略。之間；189176。205176。風速顯示儀的鉑電阻輸入端接入一個220歐姆可調電位器。圖 42 參數比較、發(fā)電機啟動梯形圖 偏航控制程序偏航控制程序是根據不同值的風向標夾角而采取不同的偏航控制策略。將該方程逆變換，得出函數關系D=f（A）可以表示為數學方程： D=(AA0) (DmD0)/ (AmA0)+D0 ()在以下程序中遇到模擬量轉換。（5）聯(lián)網通信 PLC和各種設備聯(lián)網，互相傳遞信息，實現集散控制。它能廣泛地應用于各類切割成型機械，裝配機械等。（5）易于維修、自我診斷PLC的故障出現率低，若發(fā)生故障，內置程序能快速查找出故障原因。（2）編程方法多樣、簡單易學前面說到PLC的編程語言有國際上通用的5類，尤其是梯形圖，形象直觀，很易理解，所以應用最多。在停止模式時，和運行模式相似，控制器一個階段有歷讀取輸入、處理通信請求、自診斷和改寫輸出四步，完成后進入下一階段，周而復始地工作下去。I/O模塊中用小型繼電器、耦合器等隔離內部電路與外部I/O電路，所以有電平轉換與隔離的作用。其中存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器與用戶程序存儲器。20世界七八十年代正是計算機技術與微電子控制技術開發(fā)和發(fā)展的時代，可編程用微電子控制計算或是中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路進行制造使之具有數據處理、數據存儲、數據傳遞等功能。4 可編程控制器及控制程序 可編程控制器簡介可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡稱為PLC。選用西門子的3TB系列接觸器。區(qū)間風向參數在189176。表32 存儲器注釋表存儲器名稱注 釋風速參數大于3m/s風速參數大于15m/s風向參數在145176。型號：YRKF5004（空空冷式雙饋異步發(fā)電機）。選擇西門子S7200CPU226型號，有24點開關量輸入，16點開關量輸出，6個計數器，擴展輸入/輸出模板數量為7個。 I/O地址分配與電氣元件選型 I/0地址分配根據風力發(fā)電控制系統(tǒng)的硬件電路設計和控制流程圖的要求，可以設計控制系統(tǒng)的開關量輸入點數為11個，開關量輸出點數為11個，擴展模擬量輸入模塊EM231模擬量輸入點數為4個，擴展模擬量輸出模塊EM232模擬量輸出點數為2個。進氣閥有三個按鈕，分別為啟動按鈕、停止按鈕和急停按鈕。塔架內部配置控制器，還必須放置變壓器和線纜將發(fā)電機運作得到的電能輸送至蓄電池或者變壓器傳輸至電網。圖 39 溫控PID參數整定階躍響應圖 在這個溫度控制系統(tǒng)中，機艙和塔架內部的溫度設定值、增益、采樣時間、積分時間和微分時間都已在程序中設定。但余差比較大。將第一個步驟中選擇的比例系數減少到原來的50%80%，再將積分時間置一個較大值，觀測響應曲線。直觀而言，微分作用能在偏差還沒有形成之前，就已經消除偏差。這一過程中，被控對象為機艙的溫度[8]。205176。時，向右偏航電機將連續(xù)工作90秒，當角度在155176。使得機艙能夠準確地對風[7]。偏航控制系統(tǒng)模塊主要實現風輪機隨風向轉動功能。偏航控制機構用于控制風輪機葉片跟隨風向的變化而變化；偏航驅動機構是用于驅動偏航系統(tǒng)運作，停止的，它包含有偏航驅動裝置、制動裝置以及偏航軸承。首先是偏航自動控制，由于風向不同導致風能吸收率下降，控制航向使風輪機頭部隨風向轉動，還可以防止繞纜的危險；然后是溫度模糊控制，控制對象是機艙和塔架內部這兩部分使溫度保持在恒定數值。據系統(tǒng)功能的要求，本文將對風力發(fā)電系統(tǒng)的啟動，發(fā)電機控制，偏航控制、溫度模糊控制以及變壓器控制著重進行研究。氣體密度和速度都隨著海拔高度的變化而變化。圖23 風力發(fā)電機組控制系統(tǒng) 風能理論簡介 風速和風能瞬時風速是指風速的瞬時值[8]。塔架內部配置線纜還必須將發(fā)電機運作得到的電能輸送至蓄電池或者變壓器傳輸至電網。 齒輪箱也是風電發(fā)電機組的關鍵部件之一，它的作用是在風電機工作在低轉速，而發(fā)電機在高轉速下運作時，使兩者實現工作的匹配。它還需要承受所受外力作用（靜負載和動負載），機艙罩材料應具高強度高硬度，表面光滑，均勻厚度，無層件剝離等特點。輪轂是將葉片和葉片組固定到主轉軸上的裝置。在現有技術基礎上大致可以把一個普通的風電機分為四大部分：風輪組件，機艙組件，塔架組件以及控制部分。附錄中給出了整個系統(tǒng)的硬件電路圖。文中說道風電機組是由風輪、機艙、塔架以及控制系統(tǒng)這四個部分組成且詳細描述了各部分的結構、功能等。主要完成的內容包括風力發(fā)電系統(tǒng)的初始化，發(fā)電機的啟動，偏航控制，變壓器控制和溫度控制，在溫度過高時進行溫度的調控。索耶爾對2012年拉美、亞洲和非洲的風電市場表示出樂觀的判斷，但他同時指出，“如果不對全球傳統(tǒng)發(fā)電方式的碳排放成本價格化后計入其真實發(fā)電成本，風電產業(yè)將在一直在巨大壓力下前行。盡管2003年歐洲風電裝機增長幅度有所放緩，年增幅由02年的35％降為23％，不過隨著一些歐洲國家海上風電項目的發(fā)展，預計歐洲地區(qū)風電裝機仍將維持快速增長的勢頭。％，2003全球的新增風電裝機容量已經超過830萬千瓦。（4）風力發(fā)電機組更加個性化。我國政府在2007年制定了《可再生能源中長期發(fā)展計劃》，力求達到2010年和2020年風電裝機容量要到達1000萬千瓦和3000萬千瓦的目標，并且制定了風電設備國產化的政策[3]?；诂F在風電機組發(fā)展的幾個主要趨勢，