【正文】 模擬真實機組的接近開關 AB，由此實現(xiàn)偏航方向判斷及偏航角度計算。另外，要運行本課題的偏航程序，必須額外添加一段程序以模擬機艙的轉動。 （ 7） 可以利用模擬 PLC 的中斷組織塊 OB 的功能測試程序特性。也可以通過符號地址存取存儲數(shù)據。 （ 2） SIMATIC Manager 中的模擬按鈕可以自動接通或斷開模擬過程?？梢栽陂_發(fā)階段發(fā)現(xiàn)和排除錯誤。 程序中了實現(xiàn)偏航行走最短路徑，如何提高測量機艙角度精確性，風向風速測量值的轉化和電纜纏繞。然后檢查是否需要解纜，如果是，則進行解纜程序。開始偏航對風，否則循環(huán)。 γ 0176。 θ360176。 180θ?0176。若返回不是該值，則需在錯誤信息中查該值的含義 OUT 輸出 REAL 轉換結果 FC105 可以將輸入的整數(shù)轉換為實際的工程值，結果由 OUT 輸出，其公式如下： ) ) )) O O 常數(shù) K K2 的值取決與輸入值（ IN）的極性。 CPU 通過“ L PIWx”指令讀取模擬量輸入模塊緩沖器中的數(shù)字信號，并傳送到 CPU 制定的存儲區(qū)中 [29]。在 PLC系統(tǒng)中， CPU 以二進制格式來處理模擬值。）之內時， 風電機組 停止偏航。 順時針偏航 θ角度對風 0,1,2,3 180176。 順時針偏航 θ角度對風 0,1,2 180176。則風機需進行順時針偏航對風，使順時針偏航信號 =1。則風機需進行逆時針偏航對風，使逆時針偏航信號 =1； 若 180176。 . 風向角 α與 的夾角為 θ，則 （ 44） 若 0176。其中， n 表示電纜已扭轉的整圈數(shù)， n =0， 1,2,3. （ 1） 當偏航角 γ 0176。時，可停止偏航 [28]。這里 ，當風向角與偏航角之間的 夾角 在 5176。 機艙偏航角度與風向角間夾角 5176。 當 A、 B傳感器狀態(tài)由狀態(tài) 00變?yōu)?10時，風機為順時針偏航，此時β自動加 1，反之β自動減 1。利用位置傳感器檢測風力發(fā)電機繞纜達到三圈時進行解繞。假設設定初始狀態(tài) A=0， B= A=1， B=0 時，則風力發(fā)電機正在向順時針偏航。 解纜子程序的優(yōu)先級高于偏航子程序 [26]。如果風力發(fā)電機多次向同一方向轉動，就會造成電纜纏繞、絞死，甚至絞斷，因此必須設法解纜。當需要調整方向時，控制器發(fā)出信號給偏航驅動機構，以調整機艙的方向， 使 風電機組 的風輪始終處于迎風狀態(tài)，充分利用風能，提高風電機組 的發(fā)電效率 。同樣定義正北方向為偏航角 0176。方向；風向從正北方向逆時針變化時，風向角反向增加，正南方向為 180176。 ~180176。夾角。完成解纜。作為角度編碼器失效的后備措施，在由機艙引入塔架的電纜上安裝有行程開關，電纜纏繞達到一定程度，行程開關動作，控制器檢測到該信號會啟動相應的處理程序。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 第 4 章 偏航系統(tǒng)控制編程 程序本體流程 風電機組 的偏航控制主要完成兩個功能： （ 1）使風輪跟蹤方向變化，利于最大風能的捕獲； （ 2）當機艙內的電纜發(fā)生纏繞時自動解纜。若控制系統(tǒng)沒有自動進行解纜，當電纜纏繞達到允許的極限時，觸發(fā)紐纜開關的安全鏈保護，機組緊急停機，等待人工處 理 [23]。 所以為了避免這樣的事故發(fā)生，偏航系統(tǒng)需要 解纜系統(tǒng) 。當風標隨風向變化而轉動時 ,通過其軸帶動 軸下端固定著的格雷碼盤 ,在光電組件的狹縫中轉動 ,產生的光電信號經放大整形后 ,輸出對應當時風向的幅度為 12V的沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 六位格雷碼 (每位格雷碼只有電平高低的區(qū)別 ,習慣上高電平為 1 ,低電平為 0) ,轉動時風向信號以 516 度的分辨率為步進變化。其重心在支撐軸的軸心上，整個風向標可以繞垂直軸自由擺動。首先 齒盤 可隨軸轉動，并 安置于光電耦合器的發(fā)光管與光電三極管之間 ,光電耦合器裝于印制電路板上。角的十字形支架上的拋物錐空杯組成其感應部分，空杯的凹面都順向一個方向。風杯旋轉軸垂直于風的來向，螺旋槳葉片和平板葉片旋轉軸平行于風的來向。風作為矢量，既有大小，又有方向，其測量包括風向和風速兩項。偏航停止時， 剎車抱閘 。 在大型風電機組上通常由兩臺或多臺驅動器驅動偏航系統(tǒng)。 其中偏航控制機構包括： 1 風向傳感器、 2 偏航控制器、 3 解纜傳感器。 本章小結 本章對風力發(fā)電的運動控制系統(tǒng)的各個組成部分做了大體的介紹。 （ 6）易學易用。通過以上措施，保證了 PLC 能在惡劣環(huán)境中可靠工作，使平均故障間隔時間長，故障修復時間短。對 PLC 的內部電源還采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施，以減少外界干擾，保證供電質量。 各種模塊上 也 均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 （ 2） 使用方便，編程簡單，簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言采用的是常規(guī)控制電路的設計思想，它更能為計算機知識薄弱的工作人員接受， 因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調試容易。 （ 5） 功能模塊 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 如計數(shù)、定位等功能模塊。 （ 3） 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場 各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據寄存器內。 PLC 可 直接連接到交流電網上去 ， 它將市電電壓（ AC 120V/230V）轉換成 DC 24V 的工作電壓。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。在變槳距控制方式中，這時將進行功率控制，變槳距系統(tǒng)開始根據發(fā)電機的功率信號進行控制。 欠功率運行狀態(tài) 欠功率狀態(tài)是指發(fā)電機并入電網后，由于風速低于額定風速，發(fā)電機在額定功率以下的低功率狀態(tài)運行。在這種情況下，槳葉槳距只是按所設定的變距速度將槳距角向 0176。轉速控制器按照發(fā)電機轉速的大小，相應改變槳距角設定值的大小。整個槳葉實際上是一塊阻尼板，這個狀態(tài)成為“順槳”。變槳距風電機組根據變距系統(tǒng)所起的作用可分為 3 種運行狀態(tài)，即風電機組的啟動狀態(tài)（轉速控制）、欠功率狀態(tài)（不控制）和額定功率狀態(tài)（功率控制） [13]。油缸右端將由兩部分液壓油來填補： 一 部分來油缸左端通過電磁閥 19— 節(jié)流閥 17單向閥 115 和24 的重復循環(huán)油；另 一部分油來自油箱通過吸油管路及單向閥 115 和 24。 在停機狀態(tài)，液壓泵繼續(xù)自動停 / 起運轉。機械端點而不受來自比例閥的影響。之間運動。在圖 中，控制器根據功率或轉速信號給出一個（－ 10＋ 10） V 的控制電壓，通過比例閥控制器轉換成一定范圍的電流信號，控制比例閥輸出流量的方向和大小。當壓力降至 130bar 以下時，泵起動；在 145bar 時，泵停止。泵的流量變化根據負載而定。一路由蓄能器通過電液比例閥供給葉片變 漿距 油缸，另一路由蓄能器供給高速軸上的機械剎車機構。這兩個回路的工作任務是使機組運行時制動機構始終保持壓力。風機液壓系統(tǒng)是一個公共服務系統(tǒng)，它為風力發(fā)電機上一切使用液壓作為驅動力裝置提供動力。其工作原理如下： 主控制器接受完風速風向傳感器的風信號后，經過運算得出風向與機艙位置的夾角，從而判斷機艙向哪個方向進行偏航。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 5 中小型風機可用舵輪作為調向系統(tǒng)。 小微型風力機 指發(fā)電功率在 10 千瓦及其以下的風力發(fā)電機。 風電機組 的控制系統(tǒng)包括 PLC 系統(tǒng)、數(shù)據采集接口、偏航系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)、并網控制器和液壓控制系統(tǒng)。新型的控制算法正在不斷的研究和應用，可以大大的提高風能的利用率，有效的提高了風電機組的發(fā)電量，從而不斷降低了風力發(fā)電的成本。推動了我國大型風力發(fā)電的建設。中國政府目前公布的風電發(fā)展目標是 2025 年將達到 3000 萬 kW[6]。截至 20xx 年年底 ,中我國國內的風能裝機容量 2500 萬 kW，共建有 42 個風電場，分布在 13 個省（市、自治區(qū)） 。 中國風力發(fā)電現(xiàn)狀 我國風能資源比較豐富， 目前我國已經探明的風能儲量約為 3226GW,其中可利用風能約為 253GW,主要分布在西北、華北和東北的草原和戈壁以及東部和東南沿海及島嶼上。包括瑞典、丹麥、荷蘭和英國在內的西方國家已率先對近海風電技術進行了研究。當每千瓦裝機成本為 700 歐元且 平均風速 為 7m/s 的地區(qū) ，風電 便可 與 火電、煤電相 競爭。 以下為 20xx 年 世界風電 新增裝機容量 前 10 位的國家。 風力發(fā)電技術的研究極為迅猛 ，單機容量從最初的數(shù)十千瓦級發(fā)展到兆瓦級 ； 控制方式從 基本單一的 定槳距失速控制向全槳葉變距和變速控制發(fā)展 ，其趨勢將向智能型發(fā)電機組發(fā)展 ； 運行可靠性從 1980 年左右 的 50%，提高到 98%以上 ， 且在風 場 運作 的 風電機組都可 實現(xiàn)集中控制和遠程控制 ； 從今后的發(fā)展其實來看風電場將從內陸移到海上，這使其 發(fā)展空間變得更為廣闊 [2]。 （ 4） 風力發(fā)電場建設周期短。而風電機組在發(fā)電過程中，不會對環(huán)境造成污染。隨著設備的改善，風力發(fā)電機組的單機容量與發(fā)電質量不斷提高，這使得風電成本下降，考慮到環(huán)保、交通等因素，風電經濟性逐步優(yōu)于火電。 以太陽能、風能、海洋能、生物質能、地熱能等的可再生能源得到社會的廣泛重視。 yaw control systems。該程序 根據風向、風 速傳感器采集的數(shù)據，經由邏輯控制將控制信號輸出給執(zhí)行機構，實現(xiàn) 自動對風、人工偏航和自動解纜等功能。 本文 主要圍繞 風電機組的偏航程序和部分運動控制程序 展開討論。當前，中國風電市場蓬勃發(fā)展，由此帶動中國風機制造產業(yè)呈現(xiàn)欣欣向榮的發(fā)展勢態(tài)。傳統(tǒng)結構的能源已經越發(fā)不能滿足社會的需求。所以可再生能源得到了越來越多的國家與地區(qū)的重視。 風電機組 的控制系統(tǒng)是風能領域中最重要的組成部分之一，它保證了風電機組 安全有效的運行。在 文章 開始部分介紹了運動控制系統(tǒng) 的 總體結構，并重點介紹偏航軟硬件結構和控制原理。 經 實驗表明 , 該系統(tǒng)控制器運行安全 ,穩(wěn)定性能良好。 PLC。在在這幾個 能源中， 風力發(fā)電無疑在應用、經濟和商業(yè)化方面都最具潛力。 （ 2）風力發(fā)電是清潔能源。相對于火電和核電更為環(huán)保。 相對于其他常規(guī)能源如：煤電、水電、核電等動輒數(shù)年的建設周期，風電的 單臺 風電機組 安裝 只用兩三個星期 ， 并可同時多臺安裝 。 風力發(fā)電現(xiàn)狀 世界風力發(fā)電現(xiàn)狀 （ 1）世界風電工業(yè)高速發(fā)展 盡管 20xx 年全球經濟低迷，但風能發(fā)展卻保持良好勢頭。 可以看出，年新增裝機容量超過 1GW 的國家達到 8 個。根據丹麥 RIS 國家研究實驗室對安裝在丹麥的風電機組所進行的評估，從 1981～ 20xx 年間，風電成本由 歐分 /kWh下降到 歐分 /kWh，預計 20xx 年度電成本下降至 3 歐分 /kWh， 2020 年降低至 歐分 /kWh[4]。到 20xx 年末， 圍繞歐洲海岸線，海上風電總裝機 600MW。 在我國風力資源較豐富的邊遠、無電、缺電地區(qū)適合發(fā)展中小型獨立運行的風電系統(tǒng)，以解決這些地區(qū)的生活用電和部分生產用電；在風力沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 3 資源豐富的南方，電網通達的地區(qū)，應以 發(fā)展較大規(guī)模的并網風電系統(tǒng)為主，補充和部分替代常規(guī)能源，提高當?shù)氐沫h(huán)境質 量 [5]。在《全球風能展望 20xx》的所有預測情形中 ,中國都是風能產業(yè)增長最快的單一國家 ,該報告預計 ,中國國內的風電裝機容量在 2020 年將達到現(xiàn)在的十倍。 風電的快速發(fā)展，與國家的政策扶持密不可分。甘肅、內蒙古、黑龍江、江蘇都紛紛開始上馬動輒 10 億元的風力發(fā)電項目 [7]。 在今后的幾十年內，國際上風力發(fā)電行業(yè)將是發(fā)展和增長速度最快的行業(yè)，風力發(fā)電技術也將進入其發(fā)展迅速的黃金時期；在我國國內，并網型 風電機組 裝機容量的增長速度明顯在加快，離網型 風電機組 的發(fā)展地域性廣，潛力大，裝機總容量將最終超越并網型的 風電機組 。 PLC 是機組控制系統(tǒng)的核心，它與 風電機組 的其他部分密切聯(lián)系，保證機組的效率和安全 [9]。由于小型風力機的結構簡單、體型較小，它 常用尾翼作為調向機構。 當風向變化時，位于風輪后面兩舵輪（其旋轉平面與風輪旋轉平面相垂直）旋轉，并通過一套齒輪傳動系統(tǒng)使風輪偏轉，當風輪重新對準風向后，舵輪停止轉動， 偏航 結束 [10]。同時主控制器發(fā)出指令驅動偏航電機，以調整機艙的方向，達到對準風向的目的 [11]。在定槳距 風電機組 中，液壓系統(tǒng)的主要任務是驅動 風電機組 的氣動剎車和機械剎車；在變槳距 風電機組 中，液壓系統(tǒng)主要控制變距機構，實現(xiàn) 風電機組 的轉速控制、功率控制，同時也制控機械剎車機構。當需要停機時，兩回路中的常開電磁閥先后失電，葉尖擾流器一路壓力油被泄回油箱，葉尖動作；稍后，機械剎車一路壓力油進入剎車油缸，驅動剎車夾鉗，使葉輪停止轉動。圖 22 為 VESTASV39 型 風電機組 液壓系統(tǒng)。 液壓泵由壓力傳感器 12 的信