【正文】 指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)時(shí)間： 年 月 日（星期 ） 第 次指導(dǎo) 合計(jì) 課時(shí) 指導(dǎo)記錄： 指導(dǎo)教師簽字： 新疆大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄姓名劉海龍學(xué)號20092450037專業(yè)電氣工程及其自動化論文題目風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師王海云答辯時(shí)間答辯地點(diǎn)姓名職稱論文答辯組組長成員 記錄人: 年 月 日外文翻譯Power Supply and Distribution System of wind The basic function of the electric power system is to transport the electric power towards customers. The l0kV electric distribution net is a key point that connects the power supply with the electricity using on the industry, business and dailylife. For the electric power, allcostumers expect to pay the lowest price for the highest reliability, but don39。論文（設(shè)計(jì)）答辯（45分）回答問題正確，有理論依據(jù)，基本概念清楚，邏輯性較強(qiáng)。 總分（100分） 評閱教師評語: 評閱教師（簽名）： 年 月 日新疆大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評議書論文(設(shè)計(jì))題目: 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名: 劉海龍 專業(yè)班級:電氣091 學(xué)號：20092450037指導(dǎo)教師姓名: 王海云 職稱: 副教授評價(jià)內(nèi)容具體要求得分論文（設(shè)計(jì)）水平（30分）論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容正確，撰寫規(guī)范、有一定的創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值。內(nèi)容與專業(yè)要求相吻合，理論與實(shí)際聯(lián)系緊密；查閱文獻(xiàn)有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力，有自己的見解。圖樣繪制與技術(shù)要求符合國家標(biāo)準(zhǔn)，圖面質(zhì)量符合要求，資料齊全。 創(chuàng)新性與應(yīng)用價(jià)值（15分）具有一定的創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值。論文(設(shè)計(jì))質(zhì)量（20分）結(jié)構(gòu)合理、條理清楚、文理通順、用語符合專業(yè)要求；文體格式規(guī)范、圖表清楚。內(nèi)容與專業(yè)要求相吻合，理論與實(shí)際聯(lián)系緊密。 論文(設(shè)計(jì))內(nèi)容（30分）堅(jiān)持實(shí)事求是科學(xué)態(tài)度，沒有造假和抄襲行為。王海云老師在課題研究階段，精心指導(dǎo)、認(rèn)真講解設(shè)計(jì)過程中遇到的各種困難，在這里我向王老師表示真摯衷心的感謝！最后還要感謝我的同學(xué)，謝謝你們在設(shè)計(jì)過程中的支持與鼓勵(lì)。從長遠(yuǎn)來看，風(fēng)力發(fā)電具有極大的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。中國資源利用協(xié)會可再生能源專業(yè)委員會主持、綠色和平與歐洲風(fēng)能協(xié)會資助的報(bào)告同時(shí)指出：2030年，中國風(fēng)能規(guī)?？蛇_(dá)1億千瓦；2050年前后，可達(dá)到或超過4億千瓦的裝機(jī)容量。應(yīng)用當(dāng)代非線性控制技術(shù)的發(fā)展成果，加強(qiáng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制和對風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的魯棒性控制研究，必將對風(fēng)力發(fā)電的研究起到實(shí)際的推動作用。由于不確定的因素比較多，目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模主要是采用了空氣動力的靜態(tài)模型。提高風(fēng)力發(fā)電的效率與改善風(fēng)電的品質(zhì)是風(fēng)力發(fā)電研究的主要目的之一，但還存在著很大困難。（4）根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)對偏航控制系統(tǒng)的功能要求，介紹vb的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)， 并使用vb簡單模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制過程。（2）介紹了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功能和組成結(jié)構(gòu)。這就要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)向與風(fēng)機(jī)位置的不同而調(diào)向。由于風(fēng)速的不穩(wěn)定性就使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)并不能總是工作在平穩(wěn)狀態(tài)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作環(huán)境比較惡劣。目前國內(nèi)的研究人員針對風(fēng)力發(fā)電的研究主要局限在電氣方面的研究，而對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主體——機(jī)械部分少有涉及。重視和努力推動我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展正當(dāng)其時(shí)。在這部法規(guī)中明確規(guī)范了政府和社會在可再生能源開發(fā)利用方面的責(zé)任與義務(wù)，確立了一系列制度和措施。而風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是典型的機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)，同時(shí)它還涉及到到空氣動力學(xué)、力學(xué)、材料科學(xué)等相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域，開展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究，具有深遠(yuǎn)的意義。當(dāng)需要調(diào)整方向時(shí)，微處理器發(fā)出一定的信號給偏航驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以調(diào)整機(jī)艙的方向，達(dá)到對準(zhǔn)風(fēng)向的目的。 風(fēng)力機(jī)偏航控制系統(tǒng)從原理上來說是一個(gè)位置伺服控制系統(tǒng)，即偏航電動機(jī)帶動風(fēng)力機(jī)機(jī)艙負(fù)載使其根據(jù)傳感器發(fā)出的信號，進(jìn)行位置調(diào)整，以達(dá)到對風(fēng)。圖44 vb程序風(fēng)向儀將采集的信號傳送控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算平均風(fēng)向，與偏航角度絕對值編碼器比較，輸出指令驅(qū)動偏航電機(jī)（帶失電制動），將機(jī)頭朝正對風(fēng)向調(diào)整，并記錄當(dāng)前調(diào)整角度，調(diào)整完畢電機(jī)停轉(zhuǎn)并啟動偏航制動，偏航制動如下圖45和圖46所示。所以風(fēng)機(jī)無論在什么工況下，風(fēng)機(jī)都離不開3中基本工作狀態(tài)，它們是：順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)和停機(jī)偏轉(zhuǎn)。 根據(jù)風(fēng)機(jī)主要運(yùn)行控制過程，列出程序中主流程圖及重要的程序流程圖3幅如下。當(dāng)手動偏航信號消失時(shí)執(zhí)行偏航制動，返回自動偏航過程。手動偏航級別最高。不論正在執(zhí)行對風(fēng)偏航還是側(cè)風(fēng)偏航，中斷后立即執(zhí)行偏航制動，2秒后執(zhí)行偏航剎車釋放，2秒后執(zhí)行逆/順時(shí)針偏航。側(cè)風(fēng)過程在故障信號清除時(shí)結(jié)束，返回自動偏航過程。開始偏航時(shí)先執(zhí)行偏航制動，過2秒后再執(zhí)行釋放偏航剎車，2秒后執(zhí)行順/逆時(shí)針偏航。但這樣使偏航系統(tǒng)的負(fù)載很大，容易出現(xiàn)故障，因此在設(shè)計(jì)時(shí)取消了高風(fēng)速的側(cè)風(fēng)保護(hù)。側(cè)風(fēng)偏航過程在剎車系統(tǒng)有故障時(shí)執(zhí)行。開始偏航時(shí)先執(zhí)行偏航制動，過2秒后再執(zhí)行釋放偏航剎車，2秒后執(zhí)行順/逆時(shí)針偏航。自動對風(fēng)偏航是在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)無故障，風(fēng)速持續(xù)10分鐘達(dá)到偏航風(fēng)速，電網(wǎng)電壓和頻率持續(xù)10分鐘無異常后執(zhí)行的。其中手動偏航優(yōu)先級最高。(8) 完備的help聯(lián)機(jī)幫助功能。(6) Active技術(shù)。(4) 結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言。(2) 事件驅(qū)動的編程機(jī)制。（6） 工具箱(toolbox)窗口顯示各種控件的制作工具，供用戶在窗體上設(shè)計(jì)。（4） 屬性(properties)窗口所有窗體或控件的屬性設(shè)置。（2） 窗體(form)窗口設(shè)計(jì)VB程序的界面。 (3)、廣泛的用戶基于visual basic是世界上使用人數(shù)最多的語言之一，能給更多的開發(fā)者帶來更多的思想，更多的交流和更多的試用機(jī)會。θw機(jī)艙逆時(shí)針調(diào)向4 偏航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析 Vb結(jié)構(gòu)和功能 Visual ：(1)、易于學(xué)習(xí)和使用visual basic基于圖形界面的開發(fā)環(huán)境使開發(fā)者對各種功能一目了然、易于理解。圖38 θw180176。時(shí)θe=θw 機(jī)艙順時(shí)針調(diào)向當(dāng)風(fēng)向與風(fēng)力機(jī)葉輪迎風(fēng)面法線方向角度差大于180176。就水平軸風(fēng)力機(jī)而言，風(fēng)向和風(fēng)力機(jī)葉輪迎風(fēng)面法線方向的夾角有以下兩種情況（以下角度都是相對的）：當(dāng)風(fēng)向與風(fēng)力機(jī)葉輪迎風(fēng)面法線方向角度差小于180o時(shí)，偏航角為： (32)通常，風(fēng)向角度θW是相對于葉輪迎風(fēng)面法線方向角度，故取θT＝0，偏航角度為： (33)如圖37所示（葉輪迎風(fēng)面以粗實(shí)線表示，虛線表示風(fēng)力機(jī)處于迎風(fēng)位置），電機(jī)正轉(zhuǎn)，風(fēng)力機(jī)機(jī)艙順時(shí)針調(diào)向。在偏航過程中，風(fēng)力機(jī)總是按最短路徑將機(jī)艙轉(zhuǎn)過相應(yīng)角度，才能夠提高發(fā)電效率，這樣就需要解決電機(jī)的起動和轉(zhuǎn)向問題。風(fēng)向標(biāo)作為感應(yīng)元件將風(fēng)向變化信號轉(zhuǎn)換為電信號傳遞到偏航電機(jī)控制回路的處理器中，處理器經(jīng)過比較后給偏航電機(jī)發(fā)出順時(shí)針或逆時(shí)針的偏航指令。偏航控制系統(tǒng)主要具備以下幾個(gè)功能：（1）風(fēng)向標(biāo)控制的自動偏航；（2）人工偏航，按其優(yōu)先級別由高到低依次為：頂部機(jī)艙控制偏航、面板控制偏航、遠(yuǎn)程控制偏航；（3）風(fēng)向標(biāo)控制的90176。風(fēng)力機(jī)偏航的原理是通過風(fēng)傳感器檢測風(fēng)向、風(fēng)速，并將檢測到的風(fēng)向信號送到微處理器，微處理器計(jì)算出風(fēng)向信號與機(jī)艙位置的夾角，從而確定是否需要調(diào)整機(jī)艙方向以及朝哪個(gè)方向調(diào)整能盡快對準(zhǔn)風(fēng)向。 偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的伺服系統(tǒng)，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。制動襯塊應(yīng)由專用的摩擦材料制成，一般推薦用銅基或鐵基粉末冶金材料制成，銅基粉末冶金材料多用于濕式制動器，而鐵基粉末冶金材料多用于干式制動器。圖36 偏航制動器結(jié)構(gòu)圖制動鉗由制動鉗體和制動襯塊組成。制動盤通常位于塔架或塔架與機(jī)艙的適配器上，一般為環(huán)狀，制動盤的材質(zhì)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性，如果采用焊接連接，材質(zhì)還應(yīng)具有比較好的可焊性，此外，在機(jī)組壽命期內(nèi)制動盤不應(yīng)出現(xiàn)疲勞損壞。兩種形式相比較并考慮失效保護(hù)，一般采用常閉式制動器。制動器應(yīng)設(shè)有自動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，以便在制動襯塊磨損時(shí)進(jìn)行自動補(bǔ)償，保證制動力矩和偏航阻尼力矩的穩(wěn)定。在機(jī)組偏航過程中，制動器提供的阻尼力矩應(yīng)保持平穩(wěn)，與設(shè)計(jì)值的偏差應(yīng)小于5%，制動過程不得有異常噪聲。為了保證風(fēng)力機(jī)停止偏航時(shí)不會因葉片受風(fēng)載荷而被動偏離風(fēng)向的情況，風(fēng)力機(jī)上多裝有偏航制動器。而且這種偏航驅(qū)動采用國歌電磁閥、復(fù)雜的控制油路和電控系統(tǒng)來控制，因此故障率很高。由于每個(gè)行程中都有松繩和回缸運(yùn)動，運(yùn)動是間歇的，因此效率很低。但在NEDWIND機(jī)組中卻采用了一種其他類型的驅(qū)動裝置－鋼絲繩驅(qū)動，通過纏繞在回轉(zhuǎn)支承上的鋼絲繩兩端的兩個(gè)液壓缸驅(qū)動，通過控制液壓缸的往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)偏航、松繩、回缸幾個(gè)運(yùn)動，完成偏航運(yùn)動行程，使機(jī)艙偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度。）為了減小偏航驅(qū)動器的體積，也有采用低速大扭矩液壓馬達(dá)驅(qū)動，通過一級行星減速器裝置（WIND MASTER機(jī)組采用這種機(jī)構(gòu)）。偏航驅(qū)動器多采用電機(jī)驅(qū)動，通過齒輪減速器得到合適的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，由于偏航速度很慢，減速器傳動比很大，通常在1：1000左右，因此采用多級減速器，一般采用二到三級平行軸斜齒輪減速器和兩級行星減速器組合而成（BONUS和NEGMicon機(jī)組采用這種機(jī)構(gòu)）。參見圖32和33。偏航驅(qū)動裝置通常采用開式齒輪傳動。偏航齒圈的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖33所示。外齒形式是輪齒位于偏航軸承的外圈上，加工相對來說比較簡單；內(nèi)齒形式是輪齒位于偏航軸承的內(nèi)圈上，嚙合受力效果較好，結(jié)構(gòu)緊湊。偏航軸承的軸承內(nèi)外圈分別與機(jī)組的機(jī)艙和塔體用螺栓連接。回轉(zhuǎn)支承通常有帶內(nèi)齒輪或外齒輪的結(jié)構(gòu)類型，用于偏航驅(qū)動?；剞D(zhuǎn)支承是一種特殊結(jié)構(gòu)的大型軸承，它除了能夠承受徑向力、軸向力外，還能承受傾覆力矩。軸瓦分為軸向上推力瓦、徑向推力瓦和軸向下推力瓦三種類型，分別用來承受機(jī)艙和葉片重量產(chǎn)生的平行于塔筒方向的軸向力，葉片傳遞給機(jī)艙的垂直于塔筒方向的徑向力和機(jī)艙的傾覆力矩。圖32 偏航驅(qū)動機(jī)構(gòu)示意圖常用的偏航軸承有滑動軸承和回轉(zhuǎn)支承兩種類型。常開式制動器一般是指有液壓力或電磁力拖動時(shí)，制動器處于鎖緊狀態(tài)的制動器；常閉式制動器一般是指有液壓力或電磁力拖動時(shí)，制動器處于松開狀態(tài)的制動器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)一般有外齒形式和內(nèi)齒形式兩種。偏航系統(tǒng)一般由偏航軸承