【正文】 行星減速器組合而成（ BONUS 和 NEGMicon 機組采用這種機構）。偏航時， 剎車松閘 。 偏航電機多為三相異步電動機， 它 與一個直流電磁鐵制動器配合進行偏航。 偏航驅動 偏航驅動裝置 偏航驅動裝置 包括偏航電機和偏航減速齒輪機構。機械驅動機構包括： 1 偏航軸承、 2 偏航驅動裝置、 3 偏航制動器。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 11 第 3 章 偏航系統(tǒng)硬件結構 硬件組成 風力機的偏航系統(tǒng)由偏航控制機構和偏航驅動機構兩大部分組成，偏航控制機構是風力機特有的伺服系統(tǒng)，機械驅動機構則是偏航系統(tǒng)的執(zhí)行機構。包括偏航系統(tǒng)、變漿距控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。對使用者來說，即使不需要具備計算機的專門知識，也能快速上手，更易于為工程技術人員 接受 [19]。 PLC 是面向工礦企業(yè)的工控設備，接口容易。這是 PLC 產品的市場生存價值。 （ 5）環(huán)境要求低。為適應工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，還采用密封、 防塵、抗震的外殼封裝結構。另外使輸入 /輸出接口電路的電源彼此獨立，以免電源之間的干擾。隔離和濾波，是抗干擾的兩大主要措施。 PLC 還有強大的自檢功能，這為它的維修提供了方便 [18]。 PLC 的運用能夠做到在線修改程序，改變控制的方案而無需拆開機器設備， 大大縮短了傳統(tǒng)控制設備的安裝和維修時間。 （ 3）安裝簡單，容易檢修 ?，F(xiàn)代 PLC 具有豐富的功能及 各種擴展單元、智能單元和特殊功能模塊， 可以根據實際應用對象的要求，靈活組合出要求匹配的控制系統(tǒng)。 （ 6） 通信模塊 如以太網、 RS48 ProfibusDP 通訊模塊等 [17]。現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用 PLC 通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。 存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行 [16]。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。為 PLC 的 CPU 和 24V 直流負載電路提供電源。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的。 PLC 及其有關的外圍設備都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。 功率給定 發(fā)電機功率 圖 24 變槳控制額定功率運行狀態(tài)框圖 轉速 控制器 槳距 控制器 變槳結構 風輪 增速器 發(fā)電機 功率控制器 槳距控制器 變槳結構 風輪 增速器 發(fā)電機 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 9 主控制 PLC 結構與特點 PLC 是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置?？刂菩盘柕慕o定值是恒定的，即額定功率。 額定功率運行狀態(tài) 當風速達到或超過額定風速后，風力發(fā)電機組進入額定功率狀態(tài)。與啟動運行相同的道理，在變槳距風力發(fā)電機組中，對欠功率狀態(tài)不加控制。當轉速在同步轉速附近保持一定時間后，發(fā)電機即并入電網 [14]。方向打開，直到發(fā)電機轉速上升到同步轉速附近，變槳距系統(tǒng)才開始投入工作。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 8 轉速給定 發(fā)電機轉速 圖 23 變槳控制啟動狀態(tài)（轉速控制）框圖 為了使控制過程比較簡單，可以在轉速達到發(fā)電機同步轉速前對槳葉槳距并不加以控制。變槳距系統(tǒng)根據給定的槳距角參考值，調整槳距角，進行所謂的速度控制。在發(fā)電機并入電網以前，變槳距系統(tǒng)的槳距角給定值由發(fā)電機轉速信號控制。當風速達到啟動風速時，槳葉向 0176。這時氣流對槳葉不產生轉矩。 啟動運行狀態(tài) 變槳距風輪的槳葉在靜止時，槳距角為 90176。 變漿距控制系統(tǒng) 變槳距是指安裝在輪轂上的葉片可以借助控制技術改變其槳距角的大小，從而改變葉片氣動特性，使槳葉和整機的受力狀況大為改善，其最重要的應用是功率調節(jié)。 緊急順槳的速度由二個節(jié)流閥 171 和 172 控制并限制到約 9176。為了防止在緊急停機時，蓄能器內油量不夠變距油缸一個行程，緊急順槳將由來自風的自變 漿 力完成。順槳由部分來自蓄能器 161，部分直接來自泵 5 的壓力油來完成。的方向調節(jié)葉片節(jié)距。 電磁閥 211 斷電時，先導管路壓力油排放到油箱；先導止回閥 24 不再保持在雙向打開位置，但仍然 保持止回閥的作用，只允許壓力油流進缸筒。缸筒的前端通過閥 192 和節(jié)流閥 172 排放到油箱，葉片變距到＋ 88176。為了提高整個變距系統(tǒng)的動態(tài)性能，在變距油缸上也設有 LVDT 位置傳感器?！?88176。點劃線內是帶控制放大器的比例閥，設有內部 LVDT 反饋。 變 漿 控制系統(tǒng)的節(jié)距控制是通過比例閥來實現(xiàn)的。在運行、暫停和停止狀態(tài)，泵根據壓力傳感器的信號自動工作，在緊急停機狀態(tài)，泵將被迅速 斷路而關閉。系統(tǒng)的工作壓力設定范圍為 130— 145bar。 液壓泵由壓力傳感器 12 的信號控制。液壓泵安裝在油箱油面以下并通過聯(lián)軸器 6，由油箱上部的電動機驅動。圖 22 為 VESTASV39 型 風電機組 液壓系統(tǒng)。 變槳距 風電 機組 的液壓系統(tǒng) 變槳距 風電機組 的液壓系統(tǒng)與定槳距 風電機組 的液壓系統(tǒng)很相似，也由兩個壓力保持回路組成。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。通常它由兩個壓力保持回路組成，一路通過蓄能器供給葉尖擾流器，另一路通過蓄能器供給機械剎車機構。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。 液壓控制系統(tǒng) 風力發(fā)電機的液壓系統(tǒng)屬于風力發(fā)電機的一種動力系統(tǒng)，它的主要功能是為變漿控制裝置、安全漿距控制裝置、偏航驅動和制動裝置、停機制動裝置提供液壓驅動力。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]。偏航系統(tǒng)一般包括感應風向的風向標 ，偏航電機，偏航行星齒輪減速器，回轉體大齒輪等。 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]。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。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。它 主要有以下兩個功能 ：一是要控制風輪跟蹤變化穩(wěn)定的風向，以便風輪獲得最大的風能；二是當 風電機組 由于偏航作用，機艙內引出的電纜發(fā)生纏繞時，自動解除纏繞。 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]。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng)構成 控制系統(tǒng)的總體結構 圖 所示為風力發(fā)電機控制系統(tǒng)的結構，針對此控制系統(tǒng)，選用集散型或分布式工業(yè)控制計算機，是絕大多數風電機組選用的形式。 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 。而控制系統(tǒng)以 PLC 為主控制器，其結構簡單，編程方便，可實施性強，并且具有較強的抗干擾能力，可靠 性高，易于維護，能夠直觀的反應現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，通過編程工具能夠直接觀測出系統(tǒng)的運行情況，為維護人員查找故障提供了極大的方便，從而縮短了對系統(tǒng)的維護時間。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]。 其中 20xx 年 1 月 1 日正式實施的《中華人民共和國可再生能源法》。 風電的快速發(fā)展，與國家的政策扶持密不可分。從國家能源局獲悉，今年一季度我國風力發(fā)電量達到 188 億 kW 時，增長 %，比同期火電、水電、核電增速高出 30 到 50 個百分點。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。我國目前是全球最大的風電市場 ,也是全球最大的風力發(fā)電機組生產基地。 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，提高當地的環(huán)境質 量 [5]。預計到 20xx 年，歐洲海上風電的裝機容量將達到 10000MW。到 20xx 年末， 圍繞歐洲海岸線，海上風電總裝機 600MW。由于海上具有風能豐富、地域平坦寬廣等特點，海上風電場的多兆瓦級風電機組商業(yè)化運行是風 能領域的新的發(fā)展趨勢。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]。 表 11 截止到 20xx 年世界新增風電裝機容量最多的 10 個國家 排名 國家 裝機容量（ MW） 排名 國家 裝機容量（ MW） 1 中國 17631 6 加拿大 1267 2 美國 6810 7 西班牙 1050 3 印度 3019 8 意大利 950 4 德國 2086 9 法國 830 5 英國 1293 10 瑞典 763 （ 2）風電成本逐年降低 風力發(fā)電的成本在過去 5 年中已下降了 20%。 可以看出，年新增裝機容量超過 1GW 的國家達到 8 個。 目前，已有 48 個國家頒布了支持可再生能源發(fā)展的相關法律法規(guī)，政策法規(guī)對風電發(fā)展起到了至關重要的作用。 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。 由此可見， 風力發(fā)電技術 具有 良好 的經濟效益和社會效益， 它 的發(fā)展受到 全世界各國的高度關注 。 相對于其他常規(guī)能源如：煤電、水電、核電等動輒數年的建設周期，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 。塔筒與監(jiān)控、變電建筑僅占風電場約 1%的土地，其余 99%的場地可供農、林、牧使用。相對于火電和核電更為環(huán)保。各國都在尋找可替代一次能源的新型環(huán)保能源。 （ 2）風力發(fā)電是清潔能源。風力發(fā)電的優(yōu)越性可歸納為四 點 ： （ 1）風力發(fā)電技術安全可靠且經濟性高。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。 在當今社會，世界能源結構也正在發(fā)生著重大的變化 ，即由礦物能源系統(tǒng)向以可再生能源為基礎的可持續(xù)能源系統(tǒng)轉變。 PLC。s world is facing issues, such as environmental pollution, the greenhouse effect, the depletion of fossil fuels. Traditional energy has been increasingly unable to meet the demands of society, so renewable energy has been getting an increasing attention of countries and regions. Wind energy, with the feature of security, pollutionfree, clean and rich in storage ,is one of the fastest growing renewable clean energy, so it’s given priority to all the countries. Of all the renewable energy, it has the greatest developing and business prospects. At the present, the booming wind power market in China promotes the development of wind turbine manufacturing industry. Wind turbine control system is one of the most important part in the field of wind energy, and it guarantees the safe and efficient operat