【正文】 由于偏航速度很慢，減速器傳動(dòng)比很大，通常在1：1000左右，因此采用多級(jí)減速器，在設(shè)計(jì)中選用Bonfiglioli 700T系列的711T行星齒輪減速機(jī)。 為了保證風(fēng)力機(jī)停止偏航時(shí)不會(huì)因葉片受風(fēng)載荷而被動(dòng)偏離風(fēng)向的情況，風(fēng)力機(jī)上多裝有偏航制動(dòng)器,在設(shè)計(jì)中采用了電磁抱閘制動(dòng)和液壓制動(dòng)兩套制動(dòng)系統(tǒng)，以防止停止偏航時(shí)機(jī)艙被動(dòng)偏離風(fēng)向。制動(dòng)器在液壓驅(qū)動(dòng)管路上一般裝有一個(gè)預(yù)壓閥，以使在松閘狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)液壓缸仍保持有很小的壓力，使偏航過程中仍有一定的阻力，以保證偏航的穩(wěn)定性。 液壓制動(dòng)系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)中機(jī)組選用用10臺(tái)制動(dòng)器，每臺(tái)制動(dòng)器由上下兩個(gè)閘體組成。剎車閘為液壓卡鉗形式，在偏航剎車時(shí)，電磁K1關(guān)閉，先導(dǎo)溢流閥溢流值設(shè)定為150bar的壓力，此時(shí)剎車盤約具有150bar的壓力，使剎車片緊壓在剎車盤上，提供制動(dòng)力。當(dāng)需要偏航時(shí)，電磁閥K1得電打開，先導(dǎo)溢流閥維持在23 bar左右的一個(gè)設(shè)定值，產(chǎn)生一定的阻尼力矩，使偏航運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)，減小機(jī)組振動(dòng)。液壓泵電機(jī)為三相異步電機(jī)，品牌：恒碩 ；型號(hào)：Y80M2 ；電流： A ； 極數(shù)：2 ；額定轉(zhuǎn)速：2830 r/min ； 額定功率： 。電磁抱閘制動(dòng)有兩部分組成：閘片部分和電磁部分，安裝在電動(dòng)機(jī)的主軸上，當(dāng)需要偏航時(shí)，電磁部分通電閘片松開，停止偏航時(shí)電磁線圈斷開，閘片抱住電動(dòng)機(jī)主軸進(jìn)行制動(dòng)。在設(shè)計(jì)中也選用Bonfiglioli的抱閘系統(tǒng)，該抱閘系統(tǒng)通過整流模塊線圈最終得到24V的直流電來開啟閘片。同時(shí)在閘片上聯(lián)動(dòng)了一個(gè)常開開關(guān)，將電磁抱閘分合狀態(tài)反饋給控制系統(tǒng)，來確保電機(jī)在電磁抱閘打開情況下啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使設(shè)備的安全性和可靠性得到大大提高。 電磁抱閘制動(dòng)原理圖 風(fēng)力機(jī)偏航軟件設(shè)計(jì)風(fēng)力機(jī)偏航控制系統(tǒng)工作原理是通過測(cè)風(fēng)傳感器檢測(cè)風(fēng)向、風(fēng)速，并將檢測(cè)到的風(fēng)向信號(hào)送到控制器。當(dāng)需要調(diào)整方向時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)給偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以調(diào)整機(jī)艙的方向，達(dá)到對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向的目的。為了實(shí)現(xiàn)這樣的伺服控制，通過對(duì)整個(gè)偏航系統(tǒng)的控制過程進(jìn)行分析。偏航系統(tǒng)的控制過程可以分為：自動(dòng)潤(rùn)滑、自動(dòng)解纜、人工偏航、自動(dòng)偏航。由于大自然中風(fēng)的隨機(jī)性，風(fēng)傳感器的測(cè)量值隨機(jī)干擾很大，為了消除干擾，保證系統(tǒng)的可靠性，綜合考慮各種濾波的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)中選用了一階滯后濾波法，器程序設(shè)計(jì)如下（結(jié)構(gòu)文本語言編寫）函數(shù)體：out := (old_value * ( ( / time_factor))) + ( in / time_factor) 。old_value := out 。根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)速的特性和經(jīng)驗(yàn)值，在調(diào)用該函數(shù)塊濾波時(shí)，風(fēng)向測(cè)量值的濾波平滑系數(shù)取300，風(fēng)速測(cè)量值的濾波平滑系數(shù)取60。,主程序采用了連續(xù)功能圖（CFC）編寫。 主程序流程圖風(fēng)電發(fā)電機(jī)組因其工作環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行方式的特殊性，對(duì)機(jī)組的潤(rùn)滑提出了較高的要求。自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)通過油脂潤(rùn)滑泵定時(shí)定量的將偏航潤(rùn)滑油脂以及偏航小齒潤(rùn)滑脂連續(xù)的輸入軸承及偏航齒輪外齒面，最終到達(dá)連續(xù)潤(rùn)滑效果，避免了手動(dòng)潤(rùn)滑的間隔性以及潤(rùn)滑不均問題（過潤(rùn)滑，欠潤(rùn)滑）的產(chǎn)生。只有這樣才能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在惡劣多變的復(fù)雜工況下長(zhǎng)期保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。① 潤(rùn)滑計(jì)時(shí)及計(jì)算潤(rùn)滑偏航的停止位置程序在程序設(shè)計(jì)時(shí)，潤(rùn)滑時(shí)間可以自由設(shè)定，從上次執(zhí)行潤(rùn)滑時(shí)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到，啟動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑時(shí)間從新計(jì)時(shí)。在執(zhí)行潤(rùn)滑時(shí)，若機(jī)艙位置0；潤(rùn)滑偏航停止位置=機(jī)艙位置355；反之，潤(rùn)滑偏航停止位置=機(jī)艙位置+355。② 判斷是否需要潤(rùn)滑當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，設(shè)定自動(dòng)潤(rùn)滑時(shí)間，在機(jī)組運(yùn)行過程中，從上次潤(rùn)滑開始計(jì)時(shí)，若機(jī)組運(yùn)行時(shí)間大于潤(rùn)滑設(shè)定時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間+120h, 此時(shí)機(jī)組必須潤(rùn)滑。③ 判斷是否滿足潤(rùn)滑的條件當(dāng)機(jī)組需要潤(rùn)滑時(shí)，且風(fēng)速在8m/s以下，將自行自動(dòng)潤(rùn)滑程序；當(dāng)機(jī)組必須潤(rùn)滑時(shí)，且風(fēng)速在16m/s以下，將自行自動(dòng)潤(rùn)滑程序。④ 開始自動(dòng)潤(rùn)滑當(dāng)機(jī)組滿足潤(rùn)滑條件時(shí)，運(yùn)行時(shí)間置零從新計(jì)時(shí)、屏蔽自動(dòng)解纜和自動(dòng)偏航，根據(jù)機(jī)艙的具體位置，判斷潤(rùn)滑是的偏航方向以及計(jì)算潤(rùn)滑結(jié)束時(shí)停車的位置，啟動(dòng)偏航電機(jī)，當(dāng)?shù)玫狡诫姍C(jī)運(yùn)行的反饋信號(hào)后，啟動(dòng)潤(rùn)滑電機(jī)，同時(shí)打開潤(rùn)滑電磁閥。該過程是以風(fēng)向傳感器輸出為基準(zhǔn)，當(dāng)風(fēng)向改變超過允許誤差范圍時(shí)，控制器發(fā)出自動(dòng)偏航指令?？刂七^程如下： 連續(xù)一段時(shí)間檢測(cè)風(fēng)向情況，為了達(dá)到很好的控制效果，在不同的角度差值下設(shè)置不同的延時(shí)時(shí)間，如控制流程圖所示，根據(jù)風(fēng)向傳感器信號(hào)θ給出偏航控制指令。當(dāng)θ=1800，表明機(jī)艙已處于準(zhǔn)確對(duì)風(fēng)位置，若1710≤θ≤1890，屬于誤差范圍之內(nèi)，偏航系統(tǒng)將不對(duì)稱做出任何調(diào)節(jié)。差值大于250時(shí)延時(shí)20s執(zhí)行自動(dòng)偏航動(dòng)作；差值小于250大于150時(shí)延時(shí)50s執(zhí)行自動(dòng)偏航動(dòng)作；差值小于150時(shí)延時(shí)90s執(zhí)行自動(dòng)偏航動(dòng)作，這樣實(shí)現(xiàn)了大角度快速執(zhí)行，小角度精確檢測(cè)執(zhí)行。在此基礎(chǔ)上，若θ1800表明機(jī)艙相對(duì)風(fēng)向標(biāo)有一個(gè)向右偏離的夾角，偏航電機(jī)啟動(dòng)，機(jī)艙右偏自動(dòng)對(duì)風(fēng)。若θ1800表明機(jī)艙相對(duì)風(fēng)向標(biāo)有一個(gè)向左偏離的夾角，偏航電機(jī)啟動(dòng)，機(jī)艙左偏自動(dòng)對(duì)風(fēng)。由于風(fēng)向的不確定性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)就需要經(jīng)常偏航對(duì)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(huì)隨風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而扭轉(zhuǎn)。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)多次向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)造成電纜纏繞，絞死，甚至絞斷，因此必須設(shè)法解纜。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)電纜的特性和機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境，當(dāng)其某個(gè)方向達(dá)到5800時(shí)，若此時(shí)風(fēng)速小于3m/s，即風(fēng)機(jī)組不運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)解纜，此時(shí)啟動(dòng)偏航電機(jī)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞圈數(shù)解纜，將機(jī)艙返回電纜無纏繞位置。當(dāng)其某個(gè)方向達(dá)到8000時(shí)，無論機(jī)組是否運(yùn)行，機(jī)組都將執(zhí)行自動(dòng)解纜。若因故障，自動(dòng)解纜未起作用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組方向達(dá)到9000極值時(shí)，紐纜開關(guān)將動(dòng)作，此開關(guān)動(dòng)作將會(huì)觸發(fā)安全鏈動(dòng)作，向中心控制器發(fā)出緊急停機(jī)信號(hào)和不可自復(fù)故障信號(hào)，等待進(jìn)行人工解纜操作。6制動(dòng)程序風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要停車時(shí)，按圖所示流程進(jìn)行，變槳時(shí)有兩個(gè)槳距角控制信號(hào)，一個(gè)是模擬量，可以在0~45176。內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，另一個(gè)是數(shù)字量信號(hào)，當(dāng)該量從0（低電平）變?yōu)?（高電平）以后，槳距角就一直向45176。轉(zhuǎn)動(dòng)，最后的槳距角是這兩個(gè)量的合成值。如圖61所示：?jiǎn)?dòng)剎車變槳系統(tǒng)向45176。方向轉(zhuǎn)動(dòng) （模擬量信號(hào)）槳距角大于42176。變槳距開關(guān)量信號(hào)置1，變槳距始終向45176。方向轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于一定轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)停機(jī)N結(jié) 論本論文通過變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，對(duì)加入控制系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)進(jìn)行分析。由于風(fēng)能的不規(guī)則特性，對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的穩(wěn)定有很大的影響，也使功率曲線的優(yōu)化產(chǎn)生了一定的困難。我們通過利用變槳距控制系統(tǒng)，根據(jù)風(fēng)速的大小來調(diào)整槳葉節(jié)距，使系統(tǒng)輸出功率穩(wěn)定，并使輸出功率曲線得到了優(yōu)化，提高了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略是以風(fēng)速的變化為依據(jù)，風(fēng)能的最大利用效率為目的，為優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行特性提出的控制方案。變槳距控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要采用PI控制器，根據(jù)發(fā)電機(jī)有功功率輸出和風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)速反饋來調(diào)節(jié)槳葉節(jié)距。通過風(fēng)輪機(jī)槳距角控制系統(tǒng)對(duì)葉片槳距角進(jìn)行控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械部分與發(fā)電機(jī)的電氣部分配合，達(dá)到提高風(fēng)能利用效率及改善供電質(zhì)量的目的。利用風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)來驗(yàn)證控制系統(tǒng)的可用性，并對(duì)各種仿真曲線進(jìn)行分析，從而得出結(jié)論。 根據(jù)風(fēng)速模型的仿真曲線，分析風(fēng)輪機(jī)和發(fā)電機(jī)各部分曲線的變化情況和整個(gè)系統(tǒng)的仿真曲線圖。在并網(wǎng)以前電壓的波形基本上是正弦形狀的，轉(zhuǎn)速基本上是穩(wěn)定的。并網(wǎng)以后雖然受到了電網(wǎng)的干擾，但轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速后再?zèng)]有多大變化；電流的波形雖然是正弦的，但整體的趨向也發(fā)生了相應(yīng)的波動(dòng)。變槳距控制系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動(dòng)時(shí)，通過變距來獲得足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；起動(dòng)以后，當(dāng)?shù)陀陬~定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)的機(jī)組狀態(tài)控制為轉(zhuǎn)速,當(dāng)高于額定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對(duì)葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，使功率輸出保持穩(wěn)定。額定風(fēng)速之后的機(jī)組狀態(tài)控制主要由槳距角調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。得到的控制系統(tǒng)保持了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。參考文獻(xiàn)[1]黃素逸. 能源與節(jié)能技術(shù). 北京中國(guó)電力出版社. 2004[2]葉杭冶. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2002[3]宮靖遠(yuǎn). 風(fēng)電場(chǎng)工程技術(shù)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2004[4]王承煦 張?jiān)? 風(fēng)力發(fā)電. 中國(guó)電力出版社. 2002[5]李俊峰. 風(fēng)力12在中國(guó). 北京化學(xué)工業(yè)出版社. 2005[6]趙鳳山. 風(fēng)力發(fā)電論文集. 金盾出版社. 2002[7]. Control strategies for Wind turbines. Wind Vol. 12: P 236249[8]E. A. Bossnyi. Adaptive pitch control for a 250kW Wind Turbine, Proc. British Wind Energy :P 85—92[9]R. Chedid, F. Mrad and M. Basma. Intelligent Control for Wind Energy Conversion System. Wind ,:,1—16[10]李東東. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)與仿真分析. 水電能源科學(xué). 2006年. ：13[11]何祚庥 王亦楠. 我國(guó)新能源可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇. 中國(guó)三峽建設(shè). ：2527謝 辭尊敬的老師：你們好！在院系領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和指導(dǎo)老師的辛勤指導(dǎo)下，在同組同學(xué)大力幫助及本人的認(rèn)真努力學(xué)習(xí)下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲。本次設(shè)計(jì)使我對(duì)風(fēng)力發(fā)電知識(shí)有了一個(gè)比較全面的了解，也使我能夠把所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)運(yùn)用其中，同時(shí)也是對(duì)我這幾年在成教學(xué)院學(xué)習(xí)的一次檢驗(yàn)。在此我要對(duì)我的指導(dǎo)老師**老師以及耐心幫助過我的其他老師和院系領(lǐng)導(dǎo)表示由衷的感謝！ 此致敬禮 《風(fēng)力發(fā)電》講義東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院20070909目 錄第1章 風(fēng)力發(fā)電概述（2學(xué)時(shí)） 1 前言 1 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展前景 1 國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì) 1 國(guó)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì) 3 風(fēng)力發(fā)電原理簡(jiǎn)介 4 大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行面臨的問題 6 本課程主要內(nèi)容——IGFWT / DFIGWT 7 本章小結(jié) 7第2章 風(fēng)電機(jī)組特性及數(shù)學(xué)模型（12學(xué)時(shí)） 8 風(fēng)力資源特性描述（1學(xué)時(shí)） 8 風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型（2學(xué)時(shí)） 9 定槳距風(fēng)力機(jī)特性 9 變槳距風(fēng)力機(jī)特性 11 風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型（同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系）（7學(xué)時(shí)） 12 鼠籠式異步發(fā)電機(jī)（3學(xué)時(shí)） 12 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（4學(xué)時(shí)） 13 金風(fēng)750kW/690風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行實(shí)例分析（2學(xué)時(shí)） 19 本章小結(jié)（1） 19第3章 雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制（11學(xué)時(shí)） 20 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行分析（3學(xué)時(shí)） 20 風(fēng)力機(jī)機(jī)械功率風(fēng)速特性 20 發(fā)電機(jī)組輸出功率轉(zhuǎn)速特性 20 雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制（6） 21 概述 21 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行控制 21 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器運(yùn)行控制（2學(xué)時(shí)） 22 網(wǎng)側(cè)變流器運(yùn)行控制（2學(xué)時(shí)） 24 G58850風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行實(shí)例分析（2） 25 本章小結(jié) 25第4章 風(fēng)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行影響概述（2學(xué)時(shí)） 26 26 風(fēng)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響 26 風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)的電壓和網(wǎng)損算例分析 27 本章小結(jié) 27思 考 題 28算 例 30第1章 風(fēng)力發(fā)電概述（2學(xué)時(shí)） 前言隨著常規(guī)能源的減少，環(huán)境污染的加劇，可再生能源的開發(fā)利用越來越受到各國(guó)的高度重視。風(fēng)能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，是可再生能源中最具有發(fā)展?jié)摿Φ哪茉粗?。發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，不僅可以節(jié)約常規(guī)能源，而且有利于環(huán)保，是改善能源結(jié)構(gòu)，減少環(huán)境污染的有效途徑之一，可帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。各工業(yè)化國(guó)家現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特征之一是大規(guī)模接入風(fēng)電機(jī)組。這一發(fā)展的共同推動(dòng)力量是風(fēng)電技術(shù)成功開發(fā)、政府目標(biāo)、對(duì)進(jìn)一步可再生能源的補(bǔ)貼和利用以及對(duì)降低污染和環(huán)境保護(hù)的強(qiáng)烈要求。風(fēng)電機(jī)組是環(huán)境友好型發(fā)電的最大來源，與其他可再生能源發(fā)電，如潮汐發(fā)電、波浪發(fā)電、光伏發(fā)電等相比，風(fēng)電的效率最高，風(fēng)電機(jī)組的最高效率可達(dá)50%?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)是常規(guī)發(fā)電廠，即通過常規(guī)發(fā)電廠控制電網(wǎng)的電壓并維持發(fā)電與用電之間的平衡，故這些電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行是基于常規(guī)發(fā)電廠的運(yùn)行控制技術(shù)。常規(guī)發(fā)電廠傳統(tǒng)上是以同步發(fā)電機(jī)為基礎(chǔ)。電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，常規(guī)發(fā)電廠的勵(lì)磁控制參與重建電網(wǎng)電壓，而其頻率控制則在此事件期間確保電網(wǎng)頻率恒定。風(fēng)電機(jī)組是一種大有前途的替代技術(shù)，但在對(duì)饋入電網(wǎng)的運(yùn)行與穩(wěn)定性影響方面，人們通常還是一知半解。此外，大部分風(fēng)電機(jī)組裝有幾種不同概念的感應(yīng)發(fā)電機(jī)。風(fēng)電機(jī)組越來越多地接入電網(wǎng)，在增加風(fēng)電的同時(shí)減少了常規(guī)電廠的供電量及其份額。與這一過程對(duì)應(yīng)的是從人們熟知且成熟的基于常規(guī)電廠的電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)向人們一知半解的風(fēng)電技術(shù)轉(zhuǎn)移。因此，這會(huì)產(chǎn)生一些有關(guān)如何保持電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定和穩(wěn)定性研究中如何表示風(fēng)電機(jī)組的問題。問題：風(fēng)電所占份額的增加，常規(guī)電廠所占份額將下降，則基于常規(guī)電廠的電網(wǎng)運(yùn)行控制能力將逐漸弱化，從而會(huì)給所接入電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成不利影響。穩(wěn)定性問題——安全性問題經(jīng)濟(jì)性問題——運(yùn)行調(diào)度問題規(guī)劃問題主