【正文】 nd Direction, Automatic Yaw, Yaw Angle, Yaw Motor目　錄前　言 1第1章 緒 論 2 風(fēng)力發(fā)電的介紹 2 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展歷史 2 中國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀 4第2章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)及偏航系統(tǒng)的工作原理 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本介紹 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)成及及原理 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的介紹 6 偏航系統(tǒng)的分類 6 偏航系統(tǒng)的組成 7 偏航系統(tǒng)的功能及原理 8第3章 風(fēng)電機(jī)偏航系統(tǒng)總體設(shè)計 9 風(fēng)電機(jī)偏航系統(tǒng)基本設(shè)計思路 9 設(shè)計方案選擇 10 偏航系統(tǒng)硬件的選型 10 電動機(jī)選型 10 限位開關(guān)選型 11 接近開關(guān)選型 12 風(fēng)向傳感器的選型 14 PLC選型 15第4章 風(fēng)電機(jī)偏航控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 18 風(fēng)電機(jī)偏航系統(tǒng)工作過程 18 系統(tǒng)硬件設(shè)計 18 PLC I/O地址分配 18 PLC端子連接圖 19 偏航電機(jī)主電路設(shè)計 20第5章 風(fēng)電機(jī)偏航系統(tǒng)軟件設(shè)計 22 風(fēng)電機(jī)偏航系統(tǒng)整體流程圖 22 風(fēng)電機(jī)手動偏航系統(tǒng)流程圖 24 風(fēng)電機(jī)手動偏航梯形圖 25結(jié)　論 27謝　辭 28參考文獻(xiàn) 29附　錄 31外文資料譯文 35IV前　言能源是人類生存所必需的最基本的物質(zhì)，保證國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的主要物資基礎(chǔ)。Designing the brake device of yaw system and the controlling methods of protection device of the button cable and the cast loop。 編寫驅(qū)動控制程序、扭纜、解纜保護(hù)程序。當(dāng)機(jī)艙的旋轉(zhuǎn)方向有接近開關(guān)進(jìn)行檢測，當(dāng)機(jī)艙向同一方向達(dá)到極限偏航角度時，限位開關(guān)會及時將信號傳到控制裝置內(nèi)，控制裝置會迅速發(fā)出信號使機(jī)組快速停機(jī)，并反轉(zhuǎn)解纜，經(jīng)過上述過程從而實現(xiàn)偏航控制使風(fēng)輪始終保持迎風(fēng)狀態(tài)。由于偏航機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)艙底部，通過偏航軸承與機(jī)艙相連?；赑LC的風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制系統(tǒng)設(shè)計摘　要由于化石資源的日益枯竭和人類對全球環(huán)境惡化的倍加關(guān)注，因此清潔綠色的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已深受全世界的重視。本設(shè)計主要研究的偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分。當(dāng)風(fēng)向改變時，風(fēng)向儀將信號傳到控制系統(tǒng)，控制驅(qū)動裝置工作，小齒輪在大齒圈上轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)艙旋轉(zhuǎn)，是風(fēng)輪對準(zhǔn)風(fēng)向。根據(jù)邊行系統(tǒng)的工作原理本設(shè)計所要解決的基本問題有： 實現(xiàn)自動偏航控制及手動偏航控制的雙控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計偏航系統(tǒng)的制動裝置以及扭纜、解纜保護(hù)裝置的控制方法 了解偏航液壓系統(tǒng)的作用、工作原理和控制方法。關(guān)鍵詞：風(fēng)向，自動偏航，風(fēng)向儀，偏航電機(jī)Design of Yaw Control System for Wind Motor Based on PLCABSTRACTClean and green wind power technology has gotten great attention by the world because of the increasingly exhausted fossil resources and the more attention on the global environmental degradation. This design mainly researches the yaw system which is an important ponent of the wind turbine. Because the yaw mechanism installed at the bottom of the engine room and connected to the engine room through the yaw bearing. When the wind changes, wind vane will send the signal to the control system to control the drive work. The pinion rotated on the big gear ring, which can turn the engine room to make the wind wheel turbines on the direction of the wind. When the revolving direction of the engine room is closed to the switch to do detection and the engine room reaches the maximum yaw angle to the same direction, the limited switch will send the signals to the control device in time. Then the control device could quickly send a signal to make the set quick stop and turn over the cast loop. After above the process, it will realize the yaw control and make the wind wheel keep the state of facing the wind. According to the working principle of the edge system, this design should solve the problem as follow.Realizing the double control system of automatic yaw control and manual yaw control。Understanding the effect of yaw hydraulic pressure system, working principle and the controlling methods。伴隨著一次資源的儲存量越來越稀少和環(huán)境污染越來越嚴(yán)重導(dǎo)致人類對環(huán)境惡化的倍加關(guān)注，因此開發(fā)新型的清潔型能源也越來越受到全世界的重視。發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)對于維護(hù)生態(tài)環(huán)境的平衡和穩(wěn)定、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)、健康、持續(xù)性發(fā)展等許多方面都有十分重要的意義?？砷_發(fā)利用的的風(fēng)能豐富。七十年代以后才開始漸漸的發(fā)展起來，不僅再裝機(jī)總?cè)萘可嫌兴岣?，而且制造水平也在不斷地提高。風(fēng)力發(fā)電是開發(fā)利用風(fēng)能的主要形式也是可再生能源發(fā)展的重點，市場遼闊、前景光明，將為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更充足的物質(zhì)保證。所以，加大對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究，最大程度的利用風(fēng)能和持久性的開發(fā)風(fēng)能是十分有必要的。而偏航系統(tǒng)的其中一個作用就是用一系列的元件跟蹤風(fēng)向的變化，通過動力元件帶動機(jī)艙動作，使風(fēng)輪掃掠面與風(fēng)向保持垂直，以便最大限度的吸收風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可利用率；還有就是它還具有一定的制動功能，為的就是在風(fēng)機(jī)風(fēng)輪與風(fēng)向的夾角達(dá)到在90o保持機(jī)艙的位置不變，是風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定的運行。0 第1章 緒 論 風(fēng)力發(fā)電的介紹早在中世紀(jì)的時候人類就懂得利用風(fēng)能來提水，這種方法只是讓風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，提供動力，來減少勞動力。由于風(fēng)能資源的許多優(yōu)點現(xiàn)在也被世界上的很多國家當(dāng)做重要的技術(shù)大力的發(fā)展。風(fēng)能是靠太陽光照不同形成的溫差和地球的自轉(zhuǎn)形成的，用它來發(fā)電就可以不依賴外部的資源，使得利用風(fēng)能發(fā)電的成本相對來說比較便宜。正是因為這些優(yōu)勢，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也漸漸成為了很多國家實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。中國不甘落后近幾年的風(fēng)電事業(yè)迎來了屬于自己春天，這一進(jìn)步讓許多人對此感到欣喜不已，但是風(fēng)電發(fā)展存在的質(zhì)量和風(fēng)險卻也是不容忽視的。我們站在巨人的肩膀上，從國外借鑒先進(jìn)的技術(shù)，再結(jié)合我國的實際情況進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展才是正確的、行之有效的方法。 據(jù)全球風(fēng)能理事會的不完全統(tǒng)計，全球范圍內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也是瞬息萬變，日新月異。在風(fēng)力發(fā)電這個領(lǐng)域的投資總額也在不斷增加。中國已將加入了風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的大家庭并漸漸向著世界上最大的風(fēng)電市場的目標(biāo)前行。據(jù)估計，中國內(nèi)陸及近海地區(qū)的風(fēng)能可開發(fā)量可達(dá)到為100000萬KWh，這些地區(qū)主要在沿海地區(qū)和海拔比較高的內(nèi)陸地區(qū)，例如，內(nèi)蒙古、新疆、青藏高原等地區(qū)[3]。2010年風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到了1000萬KWh，制定了“風(fēng)電特許權(quán)”招標(biāo)等措施來推動風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。在不久以后我國將成為全世界最大的風(fēng)電發(fā)展市場。隨著風(fēng)電市場的不斷擴(kuò)張的同時國產(chǎn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也迎來了新的發(fā)展。相較于2006年的數(shù)據(jù)提高了10個百分點，中國自主生產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組的能力也有了大幅提高，在風(fēng)電開發(fā)建設(shè)方面也有了可喜的進(jìn)步。經(jīng)過多年努力。另外，我國還開發(fā)形成了世界上最大的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)市場，為實現(xiàn)農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)的電氣化建設(shè)提供了動力。到2008年為止，中國的風(fēng)電機(jī)制造廠家已經(jīng)達(dá)到將近80家，越來越多的投資者看到了風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造業(yè)的光明前景，紛紛加入風(fēng)電制造業(yè)的大家庭中。目前，中國風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)制造市場不斷的改革創(chuàng)新，風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量也在不斷的加大，這表明我國風(fēng)電的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的十分成熟了。（2） 按照葉片數(shù)量也不相同可以有1個葉片﹑2個葉片﹑3個葉片和多個葉片等不同型號的風(fēng)機(jī)。（4）按功率調(diào)節(jié)方式的不同分為定槳恒頻型、變槳恒頻型、主動失速型和獨立變槳型。（6）根據(jù)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的不同分為異步型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和同步型風(fēng)力發(fā)電機(jī)[3]。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由四大組成部分，分別是風(fēng)輪、機(jī)艙、塔架和基礎(chǔ)。風(fēng)輪的主要作用是吸收風(fēng)的動能并將它轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，由傳動機(jī)構(gòu)傳遞給發(fā)電機(jī)并轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)輪吸收風(fēng)能能力的大小直接決定發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力[4]。其中包含傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中機(jī)艙的支撐力主要來源于塔架和基礎(chǔ)，塔架和基礎(chǔ)承受來自風(fēng)電機(jī)組的各種載荷，因此，塔架一定要有足夠的疲勞強(qiáng)度、強(qiáng)度和剛度。基礎(chǔ)除了承受風(fēng)電機(jī)組的靜、動載荷之外，還負(fù)責(zé)風(fēng)力發(fā)電機(jī)接地系統(tǒng)及接地觸點[5]。 偏航系統(tǒng)的分類偏航系統(tǒng)一般分為兩大類，一類是主動偏航系統(tǒng)，別一類是被動偏航系統(tǒng)。被動偏航系統(tǒng)主要是依靠風(fēng)的力量再結(jié)合相關(guān)機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)機(jī)組的偏航功能。圖21齒輪驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 偏航系統(tǒng)的組成偏航系統(tǒng)主要由偏航驅(qū)動裝置、接近開關(guān)、限位開關(guān)、風(fēng)速風(fēng)向儀、解纜系統(tǒng)等部分組成[7]。偏航驅(qū)動裝置一般有4組。偏航一般不超過650度，以防止出現(xiàn)扭攬現(xiàn)象。以實現(xiàn)機(jī)組快速停機(jī)。風(fēng)向儀是偏航系統(tǒng)的風(fēng)向傳感器，當(dāng)控制器接收到風(fēng)向信號時，首先會把接收到的風(fēng)向位置與機(jī)艙的當(dāng)前位置進(jìn)行比較，然后結(jié)果輸出給偏航驅(qū)動裝置，使偏航驅(qū)動裝置發(fā)生相應(yīng)的動作。 偏航系統(tǒng)的功能及原理偏航系統(tǒng)是用來捕捉風(fēng)向，并實現(xiàn)機(jī)艙保持與風(fēng)向，使風(fēng)電機(jī)組實現(xiàn)做大使用率的一種裝置。由于偏航驅(qū)動裝置是用螺栓固定在主機(jī)架上的。由于機(jī)艙是可以順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)的，一旦在偏航過程中，機(jī)艙總是向一個方向轉(zhuǎn)動，則會造成機(jī)艙內(nèi)的電纜發(fā)生嚴(yán)重的絞纏現(xiàn)象，嚴(yán)重時可能造成電纜的損壞，構(gòu)成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。限位開關(guān)作為機(jī)艙偏航角度的極限位置保護(hù)開關(guān)在機(jī)艙旋轉(zhuǎn)角度達(dá)到700o時，限位開關(guān)將被觸發(fā)，并將信號傳送給PLC使風(fēng)電機(jī)組快速停機(jī)，以保護(hù)電纜不被損壞。圖31風(fēng)電機(jī)偏航系統(tǒng)組成框圖PLC：作為風(fēng)電機(jī)偏航控制系統(tǒng)的“大腦”，可根據(jù)風(fēng)向儀、接近開關(guān)、限位開關(guān)等感應(yīng)保護(hù)元件傳送過來的數(shù)據(jù)，通過運算，將結(jié)果輸出控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙進(jìn)行偏航動作[11]。偏航驅(qū)動裝置：作為風(fēng)電機(jī)偏航系統(tǒng)的動力裝置，可利用三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)動使風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的位置發(fā)生變化，從而實現(xiàn)偏航效果。限位開關(guān)：作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航極限位置保護(hù)開關(guān)，當(dāng)檢測到風(fēng)力發(fā)電機(jī)電纜絞纏達(dá)到700o的極限位置時使機(jī)組停機(jī)[12]。通過對風(fēng)力發(fā)電機(jī)整體工作環(huán)境，經(jīng)濟(jì)適用方面綜合考慮，決定選擇用西門子系列的PLC作為風(fēng)電機(jī)偏航控制系統(tǒng)的主要控制元件[13]。 電動機(jī)選型 由于是用于偏航控制，需要電動機(jī)有下面這些特性： （1） 制動迅速（2）結(jié)構(gòu)簡單（3）可靠性高（4）準(zhǔn)確性好（5）通用性強(qiáng)。它是全封閉自然風(fēng)冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)，完全符合上述所需要求。電動機(jī)接通電源，制動器也會接通電源。當(dāng)斷開電源時，制動器后端的電磁鐵失電，同時電磁鐵失去吸力，在彈簧的彈力的作用下銜鐵會使制動盤緊緊卡在電機(jī)非軸伸端的端蓋上增加電機(jī)轉(zhuǎn)動時的摩擦力矩，使電動機(jī)停止。在實際應(yīng)用中，限位開關(guān)都被安裝在預(yù)先設(shè)計的位置，當(dāng)限位開關(guān)的觸點被觸發(fā)后，就會對電路進(jìn)行切換。限位開關(guān)在風(fēng)電機(jī)偏航系統(tǒng)中的作用是為扭纜角度提供保護(hù)。（2） 根據(jù)保護(hù)動作范圍大小的不同，選擇合適的凸輪個數(shù)。（4） 根據(jù)工作環(huán)境條件的不同，選擇合適的型號，以保證其穩(wěn)定工作。其主要參數(shù)如表31所示。）490、180限位開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖33所示。接近開關(guān)作為開關(guān)型傳感器的一種，不但有一般行程開關(guān)和微動開關(guān)的功能，同時也有傳感功能，除此之外還有動作可靠，性能穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，使用壽命長，抗干擾能力強(qiáng)等許多優(yōu)點。接近開關(guān)可以分為兩線制接近開關(guān)和三線制接近開關(guān)，三線制接近開關(guān)根據(jù)組成結(jié)構(gòu)的不同又分為NPN型和PNP型兩種類型，它們的接線方式也有區(qū)別[16]。 (a)NPN型三線制 (b)NPN型三線制 (c)NPN型直流二線制 (d)NPN型交流二線制 圖34接近開關(guān)分類接線圖兩線連接式的接近開關(guān)接線方式很簡單，只要把接近開關(guān)和負(fù)載以串聯(lián)的方式接到電源就可以。而NPN型和PNP型接近開關(guān)的負(fù)載接線方式也是有區(qū)別的，NPN型接近開關(guān)要求將負(fù)載接到電源正極，PNP型則要求將負(fù)載接到電源負(fù)極。信號燈、繼電器線圈或PLC的數(shù)字量輸入模塊等都可以。P