【文章內(nèi)容簡介】 接減速機(jī),減速機(jī)通過法蘭固定在輪毅內(nèi)側(cè)支持板上,減速機(jī)齒輪和槳葉的軸承內(nèi)齒圈相咬合,如圖24。 圖24變槳系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理變槳控制系統(tǒng)有三個(gè)主要任務(wù): 1)通過調(diào)整葉片節(jié)距角把風(fēng)機(jī)的發(fā)電速度控制在額定風(fēng)速之上的一個(gè)恒定速度,維持發(fā)電機(jī)恒功率輸出. 2)調(diào)整葉片節(jié)距角使風(fēng)力發(fā)電機(jī)從低速風(fēng)中獲得適當(dāng)?shù)碾娏Α? 3)根據(jù)現(xiàn)場情況及時(shí)順槳保證風(fēng)機(jī)的安全。變槳距風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。 變槳距控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要在于風(fēng)能的利用效率更高,如圖25。定槳距風(fēng)機(jī)在風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速后,風(fēng)速增人時(shí),電機(jī)輸出功率反而下降。而變槳距風(fēng)機(jī)的在風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速后,功率會(huì)一直維持在額定功率。特殊情況下的可以隨時(shí)順槳,保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整體安全性。圖25變槳距和定將距控制發(fā)電機(jī)功率比較風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)的組成有:伺服系統(tǒng),包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)。減速器編碼器變槳控制器備用電源還包括限位開關(guān), 圖26變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ,也就是變槳控制器的控制信號(hào)進(jìn)行放大控制伺服電機(jī)運(yùn)行,同時(shí)伺服電機(jī)上的絕對(duì)值編碼器(absoluteenCoder)20把電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際位置信號(hào)反饋給驅(qū)動(dòng)器,形成閉環(huán),準(zhǔn)確的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的位移伺服系統(tǒng)也可以進(jìn)行精確的速度和扭矩控制,在變槳控制系統(tǒng)中主要應(yīng)用的是位置控制。一、伺服驅(qū)動(dòng) 伺服驅(qū)動(dòng)器是一種控制伺服電機(jī)的控制器。它類似于變頻器控制普通交流馬達(dá),屬于伺服系統(tǒng)的一部分伺服驅(qū)動(dòng)器主要有兩種功能,一種是控制功能,通過控制單元和的結(jié)合控制伺服電機(jī)和顯示伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)的狀態(tài)。另一種是驅(qū)動(dòng)功能,它把上位機(jī)也就是變槳控制器的小信號(hào)放大在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行配置,之后輸出給伺服電機(jī),驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。目前主流的伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。作為控制核心,可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法功能。功率器件普遍采用以智能功率模塊為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓過電流過熱欠壓等故障檢測保護(hù)電路和過載保護(hù)電路在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊功率驅(qū)動(dòng)單元通過三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流,得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或單相電,再通過三相正弦PWM逆變器變頻來驅(qū)動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過程簡單的說就是交流一直流一交流的過程。 伺服驅(qū)動(dòng)器可以采用位置速度和力矩三種控制方式,內(nèi)部有三個(gè)環(huán),即位置環(huán),速度環(huán)和電流環(huán),如圖27伺服系統(tǒng)主要應(yīng)適用高精度定位,目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端。隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用,伺服驅(qū)動(dòng)器使用伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試，伺服驅(qū)動(dòng)器維修都是伺服驅(qū)動(dòng)器都是現(xiàn)在比較熱門的話題,也有著廣闊的市場。以前伺服系統(tǒng)主要依靠進(jìn)口,現(xiàn)在不少國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)掌握了伺服系統(tǒng)的技術(shù),國產(chǎn)的伺服也有著較好的質(zhì)量。圖27伺服系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī),在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,把從上位機(jī)所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸的角位移或角速度輸出分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩人類,其主要特點(diǎn)是與信號(hào)壓為零時(shí)電機(jī)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著軸轉(zhuǎn)知(的增加而勻速下降。二、原理 伺服主要靠脈沖來定位,基本下可以這樣理解,當(dāng)伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖,就會(huì)旋轉(zhuǎn)l個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度,從而實(shí)現(xiàn)定位。同時(shí),伺服電機(jī)尾部的編碼器本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,編碼器都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖,這樣,伺服驅(qū)動(dòng)器接收了伺服電機(jī)編碼器的脈沖信號(hào)形成閉環(huán),如此一來,系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時(shí)又收了多少脈沖回來,兩者相互比較,就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)維護(hù),要換碳刷,容易產(chǎn)生電磁干擾,對(duì)環(huán)境有一定的要求。因此，它動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)精確的定位. ,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大,調(diào)速范圍寬,控制容易,但需要可以用于對(duì)比較在意成木的民用工業(yè)。無刷電機(jī)體積小,重量較輕,出力大,響應(yīng)較快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定但是控制復(fù)雜,容易實(shí)現(xiàn)智能化,采用電子換相方式,可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù),使用效率很高,運(yùn)行溫度相對(duì)較低低,電磁輻射很小,壽命一長,適用于各種環(huán)境。 交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī),分為同步電機(jī)和異步電機(jī),目前運(yùn)動(dòng)控制中般都用同步電機(jī),它的功率范圍大,而且可以做到很大的功率大慣量的電機(jī),額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度較低,且電機(jī)隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的場合。永磁伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動(dòng)器控制的三相電形成定子電磁場,轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)電機(jī)末端的編碼器把電機(jī)的位移信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較,調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的位移，因此伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度. 伺服電機(jī)的PID控制伺服電機(jī)的一個(gè)顯著的特點(diǎn)在于它的PID控制,如圖27例(P),當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差(Steady一Stateerror).積分(1)在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系在一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)(SystemwithSteady一stateError)。目前,為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必須引入積分項(xiàng)，積分項(xiàng)取決于誤差對(duì)時(shí)間的積分,隨著時(shí)間的增加,積分項(xiàng)會(huì)增大這樣一來,即便誤差很小,積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大,它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小,直到等于零。因此,比例積分(Pl)控制器,可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差PI控制器是較為常用的一種控制器。圖27伺服系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 在微分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分(即誤差的變化率)成正比關(guān)系通常,自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)其原因是由于存在有較大慣性環(huán)節(jié)或有滯后環(huán)節(jié)。在控制器中加入微分項(xiàng),能預(yù)測誤差變化的趨勢,比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。但是微分控制通常和上兩種控制器配合使用,不能單獨(dú)使用。 5)PID控制器的參數(shù)整定，PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小PID控制器參數(shù)整定的方法很多,概括起來有兩大類:一是理論計(jì)算整定法主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)但是這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用,還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改二是工程整定方法,它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn),直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行,不斷調(diào)試,這個(gè)方式方法簡單，易于掌握,。反應(yīng)曲線法和衰減法三種三種方法各有其特點(diǎn),其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn),然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但是無論我們采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù),都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后試與完善。現(xiàn)在,一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下:(l)首先預(yù)選擇個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)上科:(2)僅加入比例控制環(huán)自到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩,:(3)通過公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。變槳交流伺服和直流伺服的優(yōu)缺點(diǎn)：變槳伺服電機(jī)可分為直流伺服和交流伺服,又可細(xì)分為直流串勵(lì)同步電機(jī)和直流永磁同步電機(jī),。目前在風(fēng)電場變槳系統(tǒng)上主要使用的是直流永磁同步伺服電機(jī)和交流永磁同步伺服電機(jī)。直流永磁同步伺服電機(jī)。體積大,重量大,有換向器和電刷,安裝和維護(hù)較為不便,但是在外部電源掉電的情況和變槳驅(qū)動(dòng)器故障時(shí)可以直接使用后備電源供電及時(shí)順槳保證風(fēng)機(jī)的安全。交流永磁同步電機(jī),體積較小,功率較大,重量輕,無電刷,安裝維護(hù)方便。但是在外部掉電的情況下,后備電源要通過驅(qū)動(dòng)器逆變之后才能驅(qū)動(dòng)電機(jī)順槳,有可能由幾種區(qū)動(dòng)器故障而不能及時(shí)順槳導(dǎo)致風(fēng)機(jī)事故。減速機(jī)通常也齒輪箱,是一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu),利用不同大小齒輪的嚙合,將電機(jī)的轉(zhuǎn)速減到所要的轉(zhuǎn)速,并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械裝置在目前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中,減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛,幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中都能用到從交通工具的船舶汽車機(jī)車,建筑用的重型機(jī)具到機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備其應(yīng)用從大動(dòng)力的傳輸工作,到小負(fù)荷,精確的角度傳輸都可以見到減速機(jī)的應(yīng)用,目前在工業(yè)應(yīng)用上,減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能,因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換場合。減速機(jī)的作用 l)降速同時(shí)提高輸出扭矩,扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比,但要注意不能超出減速機(jī)額定扭矩。 2)減速同時(shí)降低了負(fù)