【正文】 統(tǒng)執(zhí)行校正動作，使機(jī)艙準(zhǔn)確對風(fēng)。不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要解纜時的纏繞圈數(shù)都有其規(guī)定。紐纜開關(guān)控制的安全鏈保護(hù)；若凸輪控制的自動解纜未能執(zhí)行，則紐纜情況可能會更加嚴(yán)重，當(dāng)紐纜達(dá)到極值圈數(shù)時（比如設(shè)定 3 圈），紐纜開關(guān)將動作，此開關(guān)動作將會觸發(fā)安全鏈動作，向中心控制 器發(fā)出緊急停機(jī)信號和不可自復(fù)故障信號，等待進(jìn)行人工解纜操作 。 26 運(yùn) 行 時 監(jiān) 測 風(fēng)速 和 風(fēng) 向偏 航 角 = 1 8 0 0 ？偏 航 角 = 1 8 0 0 ？偏 航 角 ＜ = 1 0 8 0 ？偏 航 角 ＞ = 1 0 8 0 ？正 常 停 機(jī)正 常 停 機(jī)手 動 左 偏 航手 動 右 偏 航Y(jié)Y開 始自 動 左 偏 航自 動 右 偏 航Y(jié)NNNY左 偏 航 = 0右 偏 航 = 0N 圖 解纜控制系統(tǒng)設(shè)計流程圖 PLC 簡介 PLC 與組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)組成的控制系統(tǒng)主要用于對偏航系統(tǒng)的控制 ,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于PROFIBUS 一 DP 網(wǎng)絡(luò) ,采用可編程控制器 PLC300 和上位機(jī)兩級控制結(jié)構(gòu)： PLC300 通過PROFIBUS 一 DP 網(wǎng)絡(luò)控制偏航系統(tǒng)，上位機(jī)組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控偏航系統(tǒng)運(yùn)行；組態(tài)王可通過 MPI 或 TCP/IP 與 PLC 通訊 ,本試驗臺選用 TCP/IP 通訊方式，上位機(jī)組態(tài)王還可通過 OPC 與風(fēng)電偏航系統(tǒng)在線監(jiān)控系統(tǒng)通訊 ,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。 PLC 的主要功能： （ 1）開關(guān)量（數(shù)字量）控制 這是 PLC 最基本的功能。 （ 4）計數(shù)控制 PLC 具有計數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個計數(shù)器。用國際標(biāo)準(zhǔn) EN50170 和 IEC6ll58 來保證其中立性和 開放性，可分為 PROFIBUS 一DP,PROFIBUS 一 PA,PROFIBUS 一 FMS 三種。 工程管理器：用于創(chuàng)建工程、備份和恢復(fù)工程以及數(shù)據(jù)詞典的管理 工程瀏覽器：是工程開發(fā)設(shè)計的工具，在工程瀏覽器中可以繪制工程界面、制作動畫、編寫命令語言以及設(shè)備驅(qū)動程序、配方、報警、網(wǎng)絡(luò)等工程元素的制作與管理。工程瀏覽器中設(shè)計開發(fā)的畫面工程在運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，實現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。有兩種類型 :第 1 類 DP 一主站 (DPMI)是一些中心站 ,按規(guī)定的通訊周 期與從站交換信息。 （ 5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)據(jù)處理的能力。 （ 2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令。 阻尼剎車的工作過程：當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)收到偏航指令時，剎車機(jī)構(gòu)動作。若因故障，自動解纜未起作用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)也規(guī)定了一個極值圈數(shù)，在紐纜達(dá)到極值圈數(shù)左右時，紐纜開關(guān)動作，報紐纜故障，停機(jī)等待人工解纜。當(dāng) ASS=00 時，表明機(jī)艙己處于對風(fēng)位置；若 ASS=11，則表明進(jìn)行的是鈍角偏航，為了有效地防止電纜纏繞，讀上次鈍角偏航方向并取其反方向，記錄此次偏航方向；若 ASS=01，設(shè)置偏航電機(jī)正轉(zhuǎn)，若 ASS＝ 10，設(shè)置偏航電機(jī)反轉(zhuǎn)；偏航電機(jī)工作后啟動偏航計時器計時，控制偏航電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時間，再判斷 ASS 是否為 00，若 ASS=00，表明機(jī)艙已對風(fēng)，否則判斷計時時間是否超過偏轉(zhuǎn) 360 度所需時間，若計時時間超過偏轉(zhuǎn) 360 度所需時間偏航電機(jī)仍未停止工作，則停止偏航，向中心控制器發(fā)出安全停機(jī)信號和風(fēng)向標(biāo)故障信號。它的原理是，風(fēng)杯旋轉(zhuǎn)軸上裝有一圓盤，盤上有等距的孔，孔上面有一紅外光源，正下方有一光電半導(dǎo)體，風(fēng)杯帶動圓盤旋轉(zhuǎn)時，由于孔的不連續(xù)性，形成光脈沖信 號，經(jīng)光電半導(dǎo)體元件接受放大后變成電脈沖信號輸出，每一個脈沖信號表示一定的風(fēng)的行程。 測定風(fēng)速最常用的傳感器是風(fēng)杯，杯形風(fēng)速計的主要優(yōu)點是它與風(fēng)向無關(guān)。其重心在支撐軸的軸心上，整個風(fēng)向標(biāo)可以繞垂直軸自由擺動。時 θe=θw 機(jī)艙順時針調(diào)向 20 當(dāng)風(fēng)向與風(fēng)力機(jī)葉輪迎風(fēng)面法線方向角度差大于 180176。對于并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，通常都采用主動偏航的齒輪驅(qū)動形式。由于不需要調(diào)向裝置 ,也就是說不需要偏航控制系統(tǒng)，因此它們的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單。主控制器通過各類安裝在現(xiàn)場的模塊，對電網(wǎng)風(fēng)況及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并與其它控制模塊保持通信，通過對各方面的情況進(jìn)行綜合分析后，發(fā)出控制指令，實現(xiàn)控制目的。 控制系統(tǒng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。凸輪控制的自動解纜過程如下 :根據(jù)角 度傳感器所記錄的偏轉(zhuǎn)角度情況，確定順時針解纜還是逆時針解纜。 解纜裝置 自然界中的風(fēng)是一種不穩(wěn)定的資源，它的速度與風(fēng)向是不定的。所以，有些風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)采用無刷雙反饋電機(jī)，該電機(jī)定子有兩套極數(shù)不同的繞組，轉(zhuǎn)子為籠型結(jié)構(gòu)，無須滑環(huán)與電刷，可靠性高。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計通常要求在無人值班運(yùn)行條件下工作長達(dá) 20 年之久，因此齒輪箱的軸承在此受到了真正的考驗。 對于變槳距系統(tǒng)，葉片用可轉(zhuǎn)動的軸安裝在輪轂上，輪轂上安裝的幾個葉片可同步轉(zhuǎn)動以改變?nèi)~片的安裝角，即同步改變?nèi)~片的迎角以滿足不同的風(fēng)速條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)得到最大功率。 13 圖 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)總圖 風(fēng)力機(jī)槳葉系統(tǒng) 風(fēng)輪是吸收風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的部件，風(fēng)以一定的 速度和攻角作用在槳葉上，使槳葉產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩而轉(zhuǎn)動，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，進(jìn)而通過增速器驅(qū)動發(fā)電機(jī)。由于風(fēng)速經(jīng)常變化，功率系數(shù) Cp不可能保 持在最佳值，不能最大限度地捕獲風(fēng)能，效率低。并監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報警，必要時自動停機(jī)。偏航剎車用來固定機(jī)艙位置。齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（ 17 48轉(zhuǎn) /分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（通常為 1500 轉(zhuǎn) /分）。葉片與輪轂的連接有固定式（定槳距），及可動式（變槳距）。 （ 1）風(fēng)能利用系數(shù) PC 風(fēng)輪機(jī)從自然風(fēng)能中吸到能量的大小和程度可以用風(fēng)能利用率系數(shù) PC 表示 SvPCp 3121 ?? (216) （ 2）葉尖速比 ? 9 為了表示風(fēng)輪在不同的風(fēng)速中的狀態(tài)用葉片的葉尖圓周速度與風(fēng)速之比來衡量稱為葉尖速比 ? vwRvRn ?? ?? 2 (217) 低速風(fēng)輪 ? 取較小值；高速風(fēng)輪 ? 取較大值。風(fēng)吹到葉片上所做的功是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為葉片轉(zhuǎn)動的機(jī)械能，則有 21VV ， 21SS 。屆時風(fēng)電在全國電力裝機(jī)中的比例接近 6％，風(fēng)電電量約占 ％。 風(fēng)電發(fā)展的展望 根據(jù) 20xx年 10月 GWEC和綠色 和平國際組織（ Greenpeace）的預(yù)測，今后 20年風(fēng)力發(fā)電將成為世界主力電源。數(shù)年之前一直是德國、西班牙、丹麥等歐洲國家拉動世界風(fēng)電開發(fā)，然而近兩年中國、美國突飛猛進(jìn)，今后風(fēng)力發(fā)電可望成為歐洲、亞洲、北美的主要電力來源。 （ 3）海上風(fēng)電悄然興起 海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風(fēng)電技術(shù)成為近來研究和應(yīng)用的熱點。隨著風(fēng)電技術(shù)的改進(jìn)，風(fēng)電機(jī)組越來越便宜和高效。近年世界風(fēng)力發(fā)電高速增長，前景光明。風(fēng)電場發(fā)展空間更加 廣闊，已從內(nèi)陸移到海上。單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝僅需幾個星期，可多臺同時安裝， 2 互不干擾。風(fēng)能在轉(zhuǎn)換成電能的過程中，只降低了氣流的速度 ，沒有給大氣造成任何污染。在這眾多的可再生能源中，目前發(fā)展最快、商業(yè)化最廣泛、經(jīng)濟(jì)上最適用的，當(dāng)數(shù)風(fēng)力發(fā)電。 關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)；風(fēng)向標(biāo)；偏航控制系統(tǒng) ；驅(qū)動機(jī)構(gòu) III Abstract In some sense, the development of human society cannot be separated from the emergence of highquality energy and advanced energy technologies. In today39。風(fēng)能作為一種可持續(xù)發(fā)展的新能源，不僅可以節(jié)約常規(guī)能源，而且減少環(huán)境污染，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，越來越受到各國的重視。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制系統(tǒng)，主要分為兩大類：被動迎風(fēng)偏航系統(tǒng)和主動迎風(fēng)系統(tǒng)。s social development. Wind energy as a sustainable development of the new energy, not only can save conventional energy sources, and reducing environmental pollution, good economic and social benefits, everincreasing importance attached. As wind energy has low energy density, randomness and nonstability characteristics of wind turbine is plex and everchanging amount of nonlinear uncertain systems, therefore, the control unit technology is the key to safe and efficient operation. Yaw control system bees horizontal axis wind turbine control system is an important ponent. The wind turbine yaw control system is divided into two categories: passive and active yaw wind wind systems. The former is mostly used for small independent wind power generation system, controlled by the rudder, the wind changes, the passive to the wind. The latter is more of a largescale gridconnected wind power generation system consisting of the vane located downwind signals for active yaw control. This paper describes the wind turbine yaw control mechanism, the drive mechanism, based on the use of PLC as the master unit, the design of wind turbine yaw control system. System according to wind direction, wind speed sensor data collected, to take active control logic to the wind, the realization of the wind process control. Key words: Wind turbine ； Wind vane； Yaw control system； Drive mechanism IV 目 錄 1. 概述 ................................................................. 1 課題的背景和意義 .................................................. 1 國外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展 ................................................ 2 世界風(fēng)電資源的開發(fā)與利用 .................................... 2 世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀 ............................................ 2 世界風(fēng)電發(fā)展很快的 地區(qū) ...................................... 3 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展 ................................................ 4 風(fēng)電發(fā)展的展望 .................................................... 5 2. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)構(gòu)成及功能簡介 ........................................ 7 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)理論 .............................................. 7 貝茨 (Betz)理論 .............................................. 7 風(fēng)力發(fā)電機(jī)特性系數(shù) .......................................... 8 現(xiàn)代風(fēng)機(jī) ......................................................... 9 現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成 .