【正文】 ，預(yù)計實(shí)現(xiàn)2020年可再生能源中長期規(guī)劃任務(wù)，將需總投資約2萬億元。德國、美國、丹麥等國開發(fā)建立了評估風(fēng)力資源的測量及計算機(jī)模擬系統(tǒng)，發(fā)展了變槳距控制及失速控制的風(fēng)力機(jī)設(shè)計理論，采用了新型風(fēng)力機(jī)葉片材料及葉片翼型，研制出了變極、變滑差、變速恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機(jī)，開發(fā)了由微機(jī)控制的單臺和多臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的機(jī)群的自動控制技術(shù)，從而大大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率和可靠性。英國的《可再生能源責(zé)任法規(guī)》要求到2010年，每個電力供應(yīng)商必須使可再生能源的電力供應(yīng)量達(dá)到總電量的10%。風(fēng)能的利用，主要是風(fēng)力發(fā)電，即利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。但是，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組存在低風(fēng)速時的運(yùn)行效率低的問題。對于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，由于槳葉節(jié)距可以控制，無需擔(dān)心風(fēng)速超過額定點(diǎn)后的功率控制問題，可以使得額定功率點(diǎn)后仍然具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)。三：發(fā)電機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)今，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量越來越大。在此過程中同時檢測偏航中心電機(jī)工作，系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，向中心控制器發(fā)出自動解纜完成信號。 風(fēng)力機(jī)分類風(fēng)力發(fā)電機(jī)有多種類型和樣式，分類的方式也很多。由于捕獲風(fēng)能的能力弱，消耗材料多，占地面積大，所以目前商用大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。參考空氣動力學(xué)可知，當(dāng)空氣以某個速度V流經(jīng)風(fēng)輪時，槳葉I所受到的氣動力為F；F可以分解成兩個方向的力:順著空氣流動方向的分力Fx(阻力)及垂直于空氣流動方向的分力Fy(升力)。 Tr一風(fēng)輪的氣動轉(zhuǎn)矩。同時變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量小，適合安裝在大型發(fā)電機(jī)組上。 以上兩點(diǎn)的歸納，為風(fēng)力機(jī)變槳距控制提供了理論依據(jù)。并網(wǎng)后，風(fēng)力機(jī)正常運(yùn)行最重要的有這樣兩個工況：(1)風(fēng)速低于額定風(fēng)速；(2)風(fēng)速高于額定風(fēng)速；第三章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡介 轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械設(shè)計都是在穩(wěn)定運(yùn)行狀況下設(shè)計的，所以過大的轉(zhuǎn)矩矩變化將會使機(jī)組軸系元件產(chǎn)生疲勞，從而影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的壽命。從嚴(yán)格的力學(xué)角度來講，轉(zhuǎn)矩概念與扭矩是不完全相同的，前者指的是外力矩，而后者指的是內(nèi)力矩。應(yīng)變測量原理如下：將電阻應(yīng)變計粘貼在被測構(gòu)件表面上，并接入測量電路，當(dāng)被測構(gòu)件受外力作用變形時，應(yīng)變片敏感柵隨之變形，敏感柵的電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化，其變化量的大小與構(gòu)件表面所受外力成一定的比例關(guān)系，經(jīng)測量電路（如測量電橋）轉(zhuǎn)換為電信號輸出，測量結(jié)果是應(yīng)變值，通過應(yīng)變與應(yīng)力的力學(xué)關(guān)系，可計算出被測構(gòu)件所受應(yīng)力的大小。發(fā)電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，接近開關(guān)產(chǎn)生6個感應(yīng)脈沖，經(jīng)光電禍合器，引入控制計算機(jī)?？纱骐妷?、電流、功率、功率因數(shù)、 頻率等變送器，及測量這些變送器的輸入模塊。接近開關(guān)及其分類因?yàn)槲灰苽鞲衅骺梢愿鶕?jù)不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移傳感器對物體的“感知”方法也不同，所以常見的接近開關(guān)有以下幾種：當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。當(dāng)有物體移近時，接近開關(guān)接收到的反射信號會產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識別出有無物體接近。（3）編程方便，易于使用。 S7200 CPU將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個緊湊的封裝中，從而形成了一個功能強(qiáng)大的微型PLC。通過以上所做的工作，完成了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系轉(zhuǎn)矩的控制，并針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)矩突變而帶來的危害進(jìn)行了分析，采取了一些初步的改進(jìn)和控制措施。感謝你們在研究生期間給予的關(guān)心和照顧!最后還要感謝我的同學(xué)，謝謝你們在設(shè)計過程中的支持與鼓勵。希望今后能投入更多的科研致力于轉(zhuǎn)矩直接檢測控制技術(shù)的研究中。 PLC的系統(tǒng)構(gòu)成4. S7200的簡介S7200系列是一種可編程序邏輯控制器（Micro PLC）。它采用了可變程序的存儲器，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)和算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入/輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。并由接近開關(guān)FRB8E1NK采集低速軸轉(zhuǎn)速n1，與高速軸轉(zhuǎn)速n2進(jìn)行比較來判斷增速箱部分是否正常工作，n1與n2之間相差一個速比，本設(shè)計中這個速比選用的是100，即n2=100n1。接近開關(guān)風(fēng)速是難以預(yù)測的隨機(jī)變量，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的變化有不同的響應(yīng)。敏感柵是把結(jié)構(gòu)應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的敏感元件；基底材料是支撐敏感柵，使它保持一定的幾何形狀并使敏感柵與被粘試件之間具有良好的電絕緣；覆蓋層是保護(hù)敏感柵避免受外界的機(jī)械損傷并防止環(huán)境溫度、濕度的侵?jǐn)_的；引出線則是連接敏感柵與測量儀器，把應(yīng)變計的電信號送到儀器內(nèi)。 變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線 風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速特性曲線 風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速特性曲線 轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的測量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速等信號的測量是轉(zhuǎn)矩分析的基礎(chǔ)，本節(jié)介紹了轉(zhuǎn)矩測量和轉(zhuǎn)速測量方法。向0176。(b)為其平面圖。另外槳葉結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量較重，不適合在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝使用。為了適應(yīng)不同的風(fēng)速，可以隨著風(fēng)速的變化，調(diào)節(jié)整個葉片的安裝角，從而有可能在很大的風(fēng)速范圍內(nèi)均可以得到優(yōu)良的氣動力特性，這樣的控制方式即變槳距控制。 風(fēng)力機(jī)的工作原理及其受力分析（1）靜止?fàn)顟B(tài)下葉片的受力 風(fēng)力機(jī)啟動時的受力情況風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)動部分由輪毅和槳葉組成，其中槳葉均勻安裝在輪毅周圍，一般為2到3片。 (2)垂直軸風(fēng)力機(jī) 垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸與地面呈垂直狀態(tài)，(b)所示。因此，在允許的風(fēng)速范圍內(nèi)，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中對于因風(fēng)速變化引起的輸出能量的變化是不作任何控制的。在自動解纜過程中，必須屏蔽自動偏航動作。(2)輸入軸的強(qiáng)度高、剛性大、加大支承，可承受大的徑向力、軸向力和傳遞大的轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的要求。變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對風(fēng)速有一定的時延，在陣風(fēng)出現(xiàn)時，容易造成風(fēng)機(jī)瞬時過載，不利于風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。而要在變化的風(fēng)速下保持最大的功率因數(shù)，必須保持轉(zhuǎn)速和風(fēng)速之比不變，也就是說，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速要能跟隨風(fēng)速的變化。 印度是一個缺電的發(fā)展中國家，政府制定了許多鼓勵風(fēng)電的政策，如投資風(fēng)電的企業(yè)，可將風(fēng)電的電量儲蓄，在電網(wǎng)拉閘限電時，使有儲蓄的企業(yè)能夠得到優(yōu)先供電。 世界風(fēng)電裝機(jī)容量（萬kW）和發(fā)電成本（美分/kW到2030年，我國風(fēng)電總裝機(jī)容量將達(dá)到10萬兆瓦，風(fēng)電將作為重要的清潔能源，逐漸成為我國電力供應(yīng)的支柱之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和其他領(lǐng)域。國家政策對于風(fēng)電的大力扶持，為我們進(jìn)一步描繪了風(fēng)電行業(yè)未來的發(fā)展藍(lán)圖。國際能源組織預(yù)計中國二氧化碳排放量有可能在2030年前后超過美國。對于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，雖然可以采用飛輪儲能或壓縮空氣等儲能措施，但目前幾乎全部考慮與大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，以避開儲能問題。據(jù)估計到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約2％轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步和風(fēng)電場的開發(fā)，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)開始形成。~ kW/m2。近年來由于控制技術(shù)、電力電子技術(shù)及新材料技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為風(fēng)能的利用創(chuàng)造了有利條件，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也得到了長足進(jìn)步。這些為風(fēng)能的集中開發(fā)利用提供了極大的便利。歐洲風(fēng)能協(xié)會和綠色和平組織進(jìn)一步確認(rèn)：，占2020年總發(fā)電量的12%。居世界第2位。2002年美國德州的風(fēng)電容量為118萬kW。大自然對于善待她的人無疑是非常慷慨的。（2）變槳距調(diào)節(jié)技術(shù)從空氣動力學(xué)角度來考慮，當(dāng)風(fēng)速過高時，只有通過調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對葉片攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動力轉(zhuǎn)矩，才能使功率輸出保持穩(wěn)定，同時，風(fēng)力機(jī)在起動過程中也需要通過變距來獲得足夠的起動轉(zhuǎn)矩，這就是風(fēng)力機(jī)的變槳距調(diào)節(jié)技術(shù)。(1)定槳距系統(tǒng)就是根據(jù)計算所得的實(shí)際安裝角將其固定到輪毅上，不能變動葉片安裝角。四：偏航系統(tǒng)　偏航系統(tǒng)是用來調(diào)整風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平面與空氣流動方向相對位置的機(jī)構(gòu)，因?yàn)楫?dāng)風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平面與氣流方向垂直時，風(fēng)力機(jī)從流動的空氣中獲取的能量最大，因而風(fēng)力機(jī)的輸出功率最大。七：塔架用來支撐風(fēng)力機(jī)及機(jī)艙內(nèi)各種設(shè)備，并使之離開地面一定高度，以使風(fēng)力機(jī)能處于良好的風(fēng)況環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)。風(fēng)輪安裝在塔架前面的，稱為上風(fēng)向風(fēng)力機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時，再調(diào)節(jié)到0176。氣流以相對速度ωr吹向葉片元，在葉片上產(chǎn)生氣動力F，參考葉輪靜止時受力分析，F(xiàn)可以分解為在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面內(nèi)使槳葉旋轉(zhuǎn)的力以及對風(fēng)輪正面的壓力。風(fēng)輪通過增速比為n的增速器連接到轉(zhuǎn)動慣量Jg的發(fā)電機(jī)上，發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生一反扭矩Te。 電機(jī)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用電動機(jī)對槳葉進(jìn)行單獨(dú)控制，和液壓變槳距機(jī)構(gòu)相比，電機(jī)變槳距方案結(jié)構(gòu)相對簡單，不存在非線性、泄漏、卡澀等現(xiàn)象。左右變動。但最安全、最簡單的測量方法是通過檢測系統(tǒng)的功率和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式： （32）可以計算出轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而達(dá)到轉(zhuǎn)矩的控制。最常用的測量扭矩的彈性元件是扭軸。這種測速裝置體積小，使用方便、可靠，目前有許多機(jī)械設(shè)備都裝有測速發(fā)電機(jī)。此外，由于在風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行過程中會出現(xiàn)在某一時刻的功率的突變，也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的突然增加或減小。絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電體。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內(nèi)。在安全防盜方面，如資料檔案、財會、金融、博物館、金庫等重地，通常都裝有由各種接近開關(guān)組成的防盜裝置。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動線控制。您可以利用這些擴(kuò)展模塊完善CPU的功能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩檢測與控制的研究成果可應(yīng)用在多個領(lǐng)域當(dāng)中。其次，基于轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)進(jìn)行風(fēng)力機(jī)載荷測試，可檢驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計，計算疲勞壽命和強(qiáng)度；第三，轉(zhuǎn)矩控制分析結(jié)論和轉(zhuǎn)矩檢測技術(shù)可應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組其他控制系統(tǒng)設(shè)計，為其提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐；最后，轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)可為故障診斷和控制提供重要依據(jù)。 S7200的擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊類型數(shù)字量模塊輸入8DC輸入8AC輸入16DC輸入輸出4DC輸出4繼電器8繼電器8DC輸出8AC輸出混合4DC輸入/4DC輸出8DC輸入/8DC輸出16DC輸入/16DC輸出32DC輸入/32DC輸出4DC輸入/4繼電器8DC輸入/8繼電器16DC輸入/16繼電器32DC輸入/32繼電器模擬模塊輸入4模擬輸入8模擬輸入4熱電偶輸入2RTD輸入2RTD輸入輸出2輸出4模擬輸出混合4模擬輸入4模擬輸出智能模塊位置調(diào)制解調(diào)器PROFIBUSDF以太網(wǎng)以太網(wǎng)IT其他模塊ASISWIAREX MS1本設(shè)計采用的模擬量擴(kuò)展模塊是EM235，4個模擬量輸入，1個模擬量輸出。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，模塊移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置，當(dāng)每個軸轉(zhuǎn)動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動平滑。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動，當(dāng)來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩的檢測與控制可以應(yīng)用在多個領(lǐng)域當(dāng)中。此方法簡便、可靠。能量轉(zhuǎn)換法這是根據(jù)其它能量參數(shù)（如電能參數(shù)）測量機(jī)械能參數(shù)及扭矩的方法。正常運(yùn)行過程中，高速軸轉(zhuǎn)速運(yùn)行在1510轉(zhuǎn)/分鐘左右，而運(yùn)行期間，機(jī)械功率與發(fā)電機(jī)電磁功率處于平衡狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)矩變化也反映了發(fā)電機(jī)功率變化。 變槳距控制過程變槳距控制系統(tǒng)是一個隨動系統(tǒng)，、。在風(fēng)速變化頻繁，連續(xù)頻繁地調(diào)節(jié)槳葉時，電機(jī)將產(chǎn)生過量的熱負(fù)荷而易于損壞。(3)發(fā)電機(jī)本設(shè)計中所涉及到的發(fā)電機(jī)為繞線式三相異步發(fā)電機(jī)，因此是通過改變定子電壓而改變發(fā)電機(jī)反力矩和轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)變速