【正文】 標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結(jié)束。風機的發(fā)電機所有并網(wǎng)型風力發(fā)電機通過三相交流（AC）電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機分為兩個主要類型。同步發(fā)電機運行的頻率與其所連電網(wǎng)的頻率完全相同，同步發(fā)電機也被稱為交流發(fā)電機。異步發(fā)電機運行時的頻率比電網(wǎng)頻率稍高，異步發(fā)電機常被稱為感應發(fā)電機。感應發(fā)電機與同步發(fā)電機都有一個不旋轉(zhuǎn)的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網(wǎng)相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產(chǎn)生一個以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉(zhuǎn)子是完全不同的。同步電機中的轉(zhuǎn)子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉(zhuǎn)磁場。因此，轉(zhuǎn)子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網(wǎng)頻率同步的恒定轉(zhuǎn)速上旋轉(zhuǎn)。在某些設計中，轉(zhuǎn)子磁場是由永磁機產(chǎn)生的，但這對大型發(fā)電機來說不常用。感應電機的轉(zhuǎn)子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子與外界沒有電的連接，轉(zhuǎn)子電流由轉(zhuǎn)子切割定子旋轉(zhuǎn)磁場的相對運動而產(chǎn)生。如果轉(zhuǎn)子速度完全等于定子轉(zhuǎn)速磁場的速度（與同步發(fā)電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉(zhuǎn)子感應電流。因此，感應發(fā)電機總的轉(zhuǎn)速總是比定子旋轉(zhuǎn)磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。同步發(fā)電機和異步發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能裝置的發(fā)電機常用同步勵磁發(fā)電機、永磁發(fā)電機和異步發(fā)電機。同步發(fā)電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規(guī)電網(wǎng)中所使用的幾乎都是同步發(fā)電機，在風力發(fā)電中同步發(fā)電機即可以獨立供電又可以并網(wǎng)發(fā)電。然而同步發(fā)電機在并網(wǎng)時必須要有同期檢測裝置來比較發(fā)電機側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的頻率、電壓、相位，對風力發(fā)電機進行調(diào)整，使發(fā)電機發(fā)出電能的頻率與系統(tǒng)一致；操作自動電壓調(diào)壓器將發(fā)電機電壓調(diào)整到與系統(tǒng)電壓相一致；同時，微調(diào)風力機的轉(zhuǎn)速從周期檢測盤上監(jiān)視，使發(fā)電機的電壓與系統(tǒng)的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發(fā)電機并入系統(tǒng)。同期裝置可采用手動同期并網(wǎng)和自同期并網(wǎng)。但總體來說，由于同步發(fā)電機造價比較高，同時并網(wǎng)麻煩，故在并網(wǎng)風力發(fā)電機中很少采用?？刂票O(jiān)測系統(tǒng)風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統(tǒng)，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調(diào)節(jié)裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統(tǒng)也能用于監(jiān)測以提供運行狀態(tài)、風速、風向等信息。該系統(tǒng)是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監(jiān)測還可以遠程進行?？刂葡到y(tǒng)具有及格主要功能：順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監(jiān)測偏航系統(tǒng)的低速閉環(huán)控制槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環(huán)控制與風電場控制器或遠程計算機的通訊風機傳動系統(tǒng)葉輪葉片產(chǎn)生的機械能有機艙里的傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統(tǒng)。齒輪箱用于增加葉輪轉(zhuǎn)速，從20~50轉(zhuǎn)/分到1000~1500轉(zhuǎn)/分，后者是驅(qū)動大多數(shù)發(fā)電機所需的轉(zhuǎn)速。齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結(jié)構(gòu)更緊湊。傳動系統(tǒng)要按輸出功率和最大動態(tài)扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅(qū)動來控制動態(tài)載荷，這對大型的風力發(fā)電機來說是非常重要的，因其動態(tài)載荷很大，而且感應發(fā)電機的緩沖余地比小型風力機的小。異步發(fā)電機永磁發(fā)電機是一種將普通同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子改變成永磁結(jié)構(gòu)的發(fā)電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發(fā)電機一般用于小型風力發(fā)電機組中。異步發(fā)電機是指異步電機處于發(fā)電的工作狀態(tài)，從其激勵方式有電網(wǎng)電源勵磁發(fā)電（他勵）和并聯(lián)電容自勵發(fā)電（自勵）兩種情況。電網(wǎng)電源勵磁發(fā)電：是將異步電機接到電網(wǎng)上，電機內(nèi)的定子繞組產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)磁場，再用原動機拖動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，電網(wǎng)提供的磁力矩的方向必定與轉(zhuǎn)速方向相反，而機械力矩的方向則與轉(zhuǎn)速方向相同，這時就將原動機的機械能轉(zhuǎn)化為電能。在這種情況下，異步電機發(fā)出的有功功率向電網(wǎng)輸送；同時又消耗電網(wǎng)的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償?shù)姆绞?。２、并?lián)電容器自勵發(fā)電：并聯(lián)電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發(fā)電機利用本身的剩磁發(fā)電的過程中，發(fā)電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發(fā)電機正常發(fā)電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。通過上述的分析，異步發(fā)電機的起動、并網(wǎng)很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發(fā)電方面并網(wǎng)機組基本上都是采用異步發(fā)電機，而同步發(fā)電機則常用于獨立運行方面。偏航系統(tǒng)的設計根據(jù)調(diào)向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅(qū)動回轉(zhuǎn)體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側(cè)對稱布置，每個電機的容量為總?cè)萘康囊话搿｝X輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調(diào)向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。值得注意的是，大多數(shù)風機的發(fā)電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉(zhuǎn)，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉(zhuǎn)，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監(jiān)視電纜的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。電機的切換根據(jù)風速決定是選擇小發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電，還是選擇大發(fā)電機空轉(zhuǎn)，若風速低于8米/秒，則小發(fā)電機并網(wǎng)運行且風機運行狀態(tài)切換到“投入G2”。如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉(zhuǎn)G1”運行狀態(tài)。投入G2：小發(fā)電機接觸器閉合，發(fā)電機并網(wǎng)電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態(tài)。風電投入小發(fā)電機發(fā)電，如果平均輸出功率在某一單位時間內(nèi)太低，這是小發(fā)電機斷開且風機切換到“等待重新支轉(zhuǎn)”的狀態(tài)。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發(fā)電機切除，風機運行狀態(tài)切換到“G1空轉(zhuǎn)”。G1空轉(zhuǎn)：風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態(tài)。投入G1：大發(fā)電機的接觸接通。發(fā)電機的并網(wǎng)電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結(jié)束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態(tài)。運行G1風機的大電機投入發(fā)電，如果功率輸出在一定的時間內(nèi)少于限定值80KW，大發(fā)電機切除，風機的運行狀態(tài)切換到“切換G11G12”狀態(tài)。切換G1G2大發(fā)電機的接觸器切除小發(fā)電機的接觸器接通，可控硅將發(fā)電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉(zhuǎn)為“運轉(zhuǎn)G2”狀態(tài)。等待再投入如果小發(fā)電機的出力小于限定值，則此運行狀態(tài)動作。此狀態(tài)下，小發(fā)電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態(tài)，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉(zhuǎn)G2”狀態(tài)。風機工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變風機工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變說明各種工作狀態(tài)之間是如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。提高工作狀態(tài)層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態(tài)層次可以是一層或多層。這種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變方法是基本的控制策略，它主要出發(fā)點是確保機組的安全運行。如果風力發(fā)電機組的工作狀態(tài)要往更高層次轉(zhuǎn)化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統(tǒng)的每個故障是否被檢測。當系統(tǒng)在狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態(tài)。當系統(tǒng)在運行狀態(tài)中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態(tài)不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現(xiàn)而不需要通過暫停和停止。下面我們進一步說明當工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，系統(tǒng)是如何動作的。1．工作狀態(tài)層次上升緊停→停機如果停機狀態(tài)的條件滿足，則：1)關(guān)閉緊停電路；2)建立液壓工作壓力；3)松開機械剎車。停機→暫停如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統(tǒng)；2)對變槳距風力發(fā)電機組，接通變槳距系統(tǒng)壓力閥。暫?！\行如果運行的條件滿足，則：1)核對風力發(fā)電機組是否處于上風向；2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)投入工作；3)根據(jù)所測轉(zhuǎn)速，發(fā)電機是否可以切人電網(wǎng)。2．工作狀態(tài)層次下降工作狀態(tài)層次下降包括3種情況：(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫停→緊停；運行→緊停。其主要控制指令為：1)打開緊停電路；2)置所有輸出信號于無效；3)機械剎車作用；4)邏輯電路復位。(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫?！C；運行→停機。暫停→停機1)停止自動調(diào)向；2)打開氣動剎車或變槳距機構(gòu)回油閥(使失壓)。運行→停機1)變槳距系統(tǒng)停止自動調(diào)節(jié)；2)打開氣動剎車或變槳距機構(gòu)回油閥(使失壓)；3)發(fā)電機脫網(wǎng)。(3)暫停。1)如果發(fā)電機并網(wǎng)，調(diào)節(jié)功率降到。后通過晶閘管切出發(fā)電機；2)如果發(fā)電機沒有并入電網(wǎng)，則降低風輪轉(zhuǎn)速至0。(三)故障處理工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程實際上還包含著一個重要的內(nèi)容：當故障發(fā)生時，風力發(fā)電機組將自動地從較高的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的工作狀態(tài)。故障處理實際上是針對風力發(fā)電機組從某一工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的狀態(tài)層次可能產(chǎn)生的問題，因此檢測的范圍是限定的。為了便于介紹安全措施和對發(fā)生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：1)故障名稱；2)故障被檢測的描述；3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態(tài)層次；4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。(1)故障檢測?？刂葡到y(tǒng)設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入較低工作狀態(tài)的故障才能通過。(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：1)降為暫停狀態(tài)；2)降為停機狀態(tài)；3)降為緊急停機狀態(tài)。4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態(tài)層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態(tài)可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發(fā)現(xiàn)該故障可接受并允許起動風力發(fā)電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現(xiàn)場檢查，這些故障必須在風力發(fā)電機組內(nèi)的控制面板上得到復位。故障狀態(tài)被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發(fā)生次數(shù)應有限定，并記錄顯示在控制面板上。如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。