【正文】 這個(gè)計(jì)數(shù)傳感器可以采用霍爾傳感器、渦流傳感器或光電傳感器，當(dāng)偏航動(dòng)作后，由記數(shù)傳感器記錄偏航齒圈上的齒數(shù)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算來(lái)識(shí)別偏航的圈數(shù)，轉(zhuǎn)過(guò)3圈后，進(jìn)行無(wú)條件解纜。其繞在電纜上的金屬線的長(zhǎng)度一般設(shè)為4倍的電纜線周長(zhǎng)。隨著機(jī)組容量的增加，獨(dú)立變槳系統(tǒng)可以有效地控制每個(gè)槳葉的節(jié)距角以獲得更好的功率曲線，消除了統(tǒng)一槳葉控制不可避免的槳葉拍打震動(dòng)的缺點(diǎn)，具有較好的控制性能和較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此在MW級(jí)大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中被廣泛采用。液壓變槳具有較好的安全性能，但由于控制復(fù)雜，機(jī)械部件成本高且容易損壞，因此越來(lái)越多的采用具有良好的可控性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的電變槳系統(tǒng)[9]。同時(shí)，節(jié)距角的變化通過(guò)角位移傳感器反饋至給定值進(jìn)行比較控制，構(gòu)成一閉環(huán)控制系統(tǒng)。伺服電機(jī)通過(guò)主動(dòng)齒輪與槳葉輪毅內(nèi)齒圈相連，帶動(dòng)槳葉進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)槳葉的節(jié)距角的直接控制。變槳距控制是依據(jù)光電編碼器的所測(cè)的位移值進(jìn)行控制，電渦流傳感器作為冗余控制的參考值，它直接反映的是槳葉節(jié)距角的變化，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出軸、聯(lián)軸器或光電編碼器出現(xiàn)故障時(shí)，即光電編碼器與渦流傳感器所測(cè)數(shù)字不一致時(shí)，則控制器便可知道系統(tǒng)出現(xiàn)故障。氣流對(duì)槳葉不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，整個(gè)槳葉實(shí)際是一塊阻尼板。方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣流對(duì)槳葉產(chǎn)生一定的攻角（57176。并網(wǎng)前變槳距系統(tǒng)的節(jié)距給定值由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速控制器按一定的速度上升斜率給定速度值，調(diào)整節(jié)距角。如果風(fēng)速低于額定風(fēng)速，系統(tǒng)選擇最佳的葉尖速比（Cp值）。風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和葉片角度隨時(shí)根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)整。根據(jù)風(fēng)速的不同，可以將控制分為4個(gè)階段和兩種控制方式，即并網(wǎng)前的速度控制和并網(wǎng)后的功率控制。這種葉片角度將給予轉(zhuǎn)子非常高的力矩。2）中等風(fēng)速（高于切入風(fēng)速，小于額定風(fēng)速），發(fā)電機(jī)連接到電網(wǎng)，但是功率沒(méi)有達(dá)到額定值風(fēng)速高于啟動(dòng)風(fēng)速而低于額定風(fēng)速，控制系統(tǒng)確定最好的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（，以及葉片角度，使電能的吸收率在每一個(gè)風(fēng)速下達(dá)到最大。4）極高的風(fēng)速（高于切出風(fēng)速），發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)斷開，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。）。 變漿距系統(tǒng)電控部分，變槳控制系統(tǒng)接收主控系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行變槳控 變槳系統(tǒng)電控部分制，主要完成槳葉位置信號(hào)采集和變槳伺服電機(jī)的控制。變化。/s的速率，從0176。三次。當(dāng)超級(jí)電容電壓低于軟件設(shè)定值，主控系統(tǒng)在控制風(fēng)機(jī)停機(jī)的同時(shí)，還會(huì)報(bào)告電網(wǎng)電壓掉電故障。和90176。 變漿系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于MW級(jí)以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組漿葉掃略面積較大，其所受的力矩也很大，這對(duì)于變漿距伺服電機(jī)來(lái)說(shuō)一般要提供幾千瓦的功率。作為伺服驅(qū)動(dòng)用的同步電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)子上裝有永磁材料，產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。位置傳感器的一個(gè)用途就是用以檢測(cè)永磁體的磁極位置。由于可以連續(xù)測(cè)量出磁場(chǎng)的位置，因此，就可以對(duì)電樞電流的相位進(jìn)行精細(xì)的控制?；谝陨显恚梢圆捎萌珨?shù)字控制的正弦波對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)進(jìn)行較好的控制。 三種伺服電機(jī)比較基于以上分析，本課題變槳系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用三相永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)。三相永磁同步電動(dòng)機(jī)主要由轉(zhuǎn)子和定子組成，在轉(zhuǎn)子上裝有特殊材料形狀的永磁體，用以產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，沒(méi)有勵(lì)磁繞組。PWM回路以一定的頻率產(chǎn)生出觸發(fā)功率器件的控制信號(hào)，使功率逆變器的輸出頻率和電壓保持協(xié)調(diào)關(guān)系，并使流入電樞繞組中的交流電流保持嚴(yán)格正弦性。 在控制回路中一共有三個(gè)控制環(huán)：位置環(huán)，速度環(huán)，轉(zhuǎn)矩環(huán)，一般情況下，位置環(huán)采用比例控制規(guī)律，速度環(huán)采用比例積分控制規(guī)律，轉(zhuǎn)矩環(huán)采用空間矢量控制。在電動(dòng)變槳距伺服控制中，主控制器給出位置命令值，與位置反饋進(jìn)行比較，位置調(diào)節(jié)器的輸出就是速度調(diào)節(jié)器的輸入，進(jìn)行比例積分，速度調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩命令值，與反饋值比較后，差值送到轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器中，輸出就是轉(zhuǎn)矩電流給定值，并且把電流指令矢量控制在與磁極所產(chǎn)生的磁通相正交的空間位置上，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。在風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，異步雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)恒功率的控制是靠變槳距系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而對(duì)槳葉位置的測(cè)量需要很高的精度。在編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)就可以知道其位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖，否則，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為解決上述問(wèn)題，可以采用絕對(duì)編碼器，其原理為：絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。絕對(duì)編碼器又分為單圈和多圈兩種，單圈絕對(duì)值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360176。以內(nèi)的測(cè)量。范圍，就要用到多圈絕對(duì)值編碼器。多圈絕對(duì)值編碼器由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用一般富裕較多，這樣在安裝時(shí)不必要再考慮找零點(diǎn)，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。光學(xué)編碼器的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)潮濕氣體和污染敏感，但可靠性差，而磁性編碼器不易受塵埃和結(jié)露影響，同時(shí)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可高速運(yùn)轉(zhuǎn)，響應(yīng)速度快（達(dá)500～700kHz），體積比光學(xué)式編碼器小，而成本更低，且易將多個(gè)元件精確地排列組合，比用光學(xué)元件和半導(dǎo)體磁敏元件更容易構(gòu)成新功能器件和多功能器件。磁性編碼器原理是通過(guò)磁力形成脈沖列，產(chǎn)生信號(hào)，其特征為將未硫化的橡膠中混合稀土類磁性粉末形成磁性橡膠坯子，硫化粘附在加強(qiáng)環(huán)上，形成磁性橡膠環(huán)，在該磁性橡膠環(huán)上以圓周狀交替著磁，產(chǎn)生S極和N極。此外，采用雙層布線工藝，還能使磁性編碼器不僅具有一般編碼器僅有的增量信號(hào)及增量信號(hào)和指數(shù)信號(hào)輸出，還具有絕對(duì)信號(hào)輸出功能。，電源電壓為1032V，其分辨率可達(dá)每圈分辨率4096,最大圈數(shù)4096，輸出有SSI同步串行接口和RS422兩種接口方式，最大允許轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分，并具有良好的抗震性能，非常適合用在風(fēng)力發(fā)電等震動(dòng)較大的場(chǎng)合。采用這種接口方式是由于多圈絕對(duì)型編碼器數(shù)據(jù)位可達(dá)25位，如果采用傳統(tǒng)的并行輸出方式，接線會(huì)相當(dāng)復(fù)雜，也易出現(xiàn)故障。同時(shí)，此編碼器還具有標(biāo)準(zhǔn)的RS422串行接口，可以方便的和控制器和其他設(shè)備通信。另外，還介紹了電控系統(tǒng)中主要的信號(hào)檢測(cè)及處理，討論了具體的信號(hào)采集與變送解決方案。這些干擾如果不采取有效地措施進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性造成嚴(yán)重的影響，甚至出現(xiàn)重大的安全事故。 電磁兼容和電磁干擾定義電磁兼容（EMC—Electromagnetic Compatibility）的定義為：“設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即該設(shè)備不會(huì)由于受到處于統(tǒng)一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)，它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中的其他設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）因受電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。在國(guó)標(biāo)GB/T43651995中，電磁騷擾的定義為：任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或無(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。 電磁干擾理論[8]干擾可以通過(guò)導(dǎo)線傳輸，即通過(guò)設(shè)備的信號(hào)線、控制線、電源線等直接侵入敏感設(shè)備，這種方式稱為傳導(dǎo)干擾。同時(shí)干擾能量也會(huì)以電磁波的形式向遠(yuǎn)處傳輸，從而影響遠(yuǎn)處的敏感設(shè)備，這種方式稱為輻射干擾。(1) 傳導(dǎo)線的電阻任何導(dǎo)體都存在一定的電阻，在導(dǎo)線中流過(guò)電流或低頻電流時(shí)電荷在導(dǎo)線橫截面己上是均勻分布的，導(dǎo)線電阻為： 公式（41）式中 ——直流電阻，；——金屬電導(dǎo)率，S；——導(dǎo)線的半徑，m。上式也可表示為： 公式（43）由式（43）可知交流電阻與成正比，該式適用于高頻。接地導(dǎo)線常采用扁平矩形導(dǎo)線來(lái)代替圓導(dǎo)線，以較小高頻電阻。平行雙線的總電感應(yīng)為內(nèi)電感和外電感之和。由式（45）知，導(dǎo)線越粗，電感越小，但由于電感和導(dǎo)線半徑是對(duì)數(shù)關(guān)系，所以半徑擴(kuò)大到一定程度后再增加導(dǎo)線半徑也不會(huì)使電感有太多的減小。（3）傳輸線的電感任何兩塊金屬之間都存在電容，平行導(dǎo)線對(duì)之間的電容為： 公式（46）由上式可見(jiàn)，導(dǎo)線的間隔越遠(yuǎn)，電容越小，導(dǎo)線的線徑越粗，電容越大。為了更好的描述傳輸線的分布參數(shù)特性，引入“特征阻抗”的概念，定義為： 公式（47）式中 ——傳輸線特征阻抗； ——傳輸線分布電感； ——傳輸線分布電容。如同軸電纜傳輸線的特征阻抗通常為50或75，雙絞線特征阻抗為100200，印制電路板上的印制導(dǎo)線特征阻抗也在100200左右。 傳輸線處理方法傳輸線的分布電阻、分布電感、分布電容必然影響傳輸線中的信號(hào)傳輸，如何考慮分布參數(shù)的影響與傳輸線的長(zhǎng)度密切相關(guān)。（1）傳輸線短線處理當(dāng)傳輸線長(zhǎng)度小于等于1/20的信號(hào)波長(zhǎng)時(shí)或者傳輸延時(shí)小于等于1/4數(shù)字信號(hào)脈沖上升時(shí)間時(shí)傳輸線可視為短路，即 或 公式（49）式中 ——傳輸線長(zhǎng)度； ——傳輸線中信號(hào)波長(zhǎng)，是信號(hào)傳輸速度，為頻率； ——傳輸線中數(shù)字脈沖信號(hào)的傳輸延時(shí)時(shí)間，； ——傳輸線中數(shù)字脈沖信號(hào)的上升時(shí)間。如果一對(duì)傳輸線終端短路，符合短路條件（49），則可以看成是一個(gè)電阻R和一個(gè)電感L串聯(lián)，總的阻抗為： 公式（410） 對(duì)于大多數(shù)傳輸線來(lái)說(shuō)，有： 公式（411） 公式（412）有以上兩式可知，當(dāng)頻率低于3kHZ時(shí)，傳輸環(huán)路中電阻起主要作用。（2）傳輸線長(zhǎng)線處理 當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度符合下列條件時(shí)稱為上線 或 公式（413）長(zhǎng)線不能用幾種參數(shù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)替代，而要用傳輸線理論來(lái)分析，考慮阻抗匹配問(wèn)題，即傳輸線兩端的負(fù)載阻抗和源阻抗都應(yīng)該和傳輸線特征阻抗相等，否則就要產(chǎn)生反射。如果,即負(fù)載端不匹配，則入射能量不能被負(fù)載全部吸收，有一部分被反射回去，有反射電壓存在，上的電壓為入射電壓和反射電壓之差。一對(duì)導(dǎo)線上如流過(guò)差模電流則兩條線上的電流大小相等，方向相反，一般有用信號(hào)都是差模電流。騷擾在傳輸線上即可以差模方式出現(xiàn)，亦可以共模方式出現(xiàn)。 輻射干擾的傳播 輻射騷擾的發(fā)射主要有以下方式：（1） 天線輻射，如廣播、電視、通信、雷達(dá)等發(fā)射設(shè)備都是天線輻射。（3） 設(shè)備的電磁泄漏，如ISM設(shè)備即可的縫隙、孔徑等處都可以向外界泄露電磁信號(hào)。設(shè)備中的天線除了接收有用信號(hào)之外，同樣可以接收騷擾信號(hào)。接受能力與騷擾信號(hào)的特性有關(guān)：水平放置的天線可以接收水平極化波騷擾信號(hào)；垂直放置的天線可以接收垂直極化波騷擾信號(hào)。設(shè)有兩個(gè)設(shè)備A和B，通過(guò)兩根平行導(dǎo)線連接，輻射場(chǎng)在導(dǎo)線上可能產(chǎn)生兩種感應(yīng)電壓。 若輻射場(chǎng)以磁場(chǎng)為主（頻率較低時(shí)），在回路上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為 公式（417）其中是空間波阻抗。（2） 兩根線和設(shè)備（輸出、輸入端）構(gòu)成的的回路上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓,。在兩根導(dǎo)線中產(chǎn)生方向相反、大小相等的電流、稱為差模電壓，這種場(chǎng)對(duì)回路的耦合稱為差模耦合。對(duì)風(fēng)電機(jī)組電控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，易受干擾對(duì)象分別為電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和變流系統(tǒng)部分。 風(fēng)電機(jī)組電源系統(tǒng)抗干擾技術(shù)及保護(hù)在風(fēng)電機(jī)組中，電源系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定無(wú)疑是最為重要的一環(huán)，它直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行乃至系統(tǒng)設(shè)備和操作人員的安全問(wèn)題。由于風(fēng)電機(jī)組動(dòng)力負(fù)載包括偏航電機(jī)、變槳距電機(jī)、風(fēng)機(jī)、繼電器等大功率器件的接通和斷開，變流器的IGBT變流裝置在工作時(shí)都會(huì)給供電電源產(chǎn)生很嚴(yán)重的干擾，這些干擾包括脈沖噪聲、電壓瞬時(shí)跌落或中斷、諧波、高頻噪聲等，這些都可能對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來(lái)很大的安全隱患。 配電系統(tǒng) 交流電源系統(tǒng)及保護(hù) 交流電源保護(hù),三相690V/50HZ交流電經(jīng)變壓器接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)配電柜。電涌保護(hù)器的工作原理是在限定電壓以內(nèi)呈高阻狀態(tài)，一旦有瞬間高壓出現(xiàn)，其阻抗突然變低，允許高壓電流通過(guò)，當(dāng)瞬時(shí)高壓脈沖消失后，又恢復(fù)高阻狀態(tài)。在電涌保護(hù)裝置后分別設(shè)置一組電流互感器和電壓互感器，接入監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流、相序保護(hù)及功率測(cè)量。在每一部分供電電路中，都需要接入保險(xiǎn)絲，使本部分電路發(fā)生故障時(shí)迅速切除電源，并且反映到主控系統(tǒng)，以快速找出故障點(diǎn)。UPS電源一般可分為在線式和后備式兩種。后備式UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行效率高、噪音低、價(jià)格相對(duì)便宜，主要適用于市電波動(dòng)不大，對(duì)供電質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合。 在線式UPS，這種UPS一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，它首先通過(guò)電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^(guò)高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給計(jì)算機(jī)。由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時(shí)間問(wèn)題，適用于對(duì)電源有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。在變槳系統(tǒng)中采用后備式UPS供電方式，在風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障或掉電時(shí)能夠迅速進(jìn)行槳葉控制，使其處于順槳狀態(tài)。由于UPS電源在整流逆變環(huán)節(jié)及抗干擾和電磁兼容方面都和開關(guān)電源具有相同的特性，其電磁兼容性設(shè)計(jì)參照下節(jié)內(nèi)容。作為風(fēng)電機(jī)組一個(gè)重要的電源部件和重要端口，開關(guān)電源為電磁干擾提供了傳播途徑，同時(shí)它的可靠性也影響到整個(gè)機(jī)組的可靠工作，并且開關(guān)電源也是對(duì)外電磁發(fā)射的主要來(lái)源?？梢?jiàn)，開關(guān)電源穩(wěn)定性和可靠性設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有非常重要的意義。AC/DC變換是交流電轉(zhuǎn)化為直流電，其功率流向可以是雙向流動(dòng)的，功率由電源向負(fù)載稱為“整流”，功率流向由負(fù)載返回電源稱為“逆變”。DC/DC變換是將固定的直 流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺兊闹绷麟妷?，根?jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以設(shè)定電源輸入輸出端是否進(jìn)行隔離。由于通常工作在20KHZ以上的開關(guān)頻率下，所以電路中的、很大，產(chǎn)生很大的浪涌電壓、浪涌電流和其他各種噪聲。 開關(guān)電源產(chǎn)生EMI最根本的原因，就是在其工作過(guò)程中產(chǎn)生的高和高，它們產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰脈沖形成了干擾源。開關(guān)電源中電壓、電流波形大多數(shù)為接近矩形的周期波，如開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形、MOSFET漏源波形等。這些高頻信號(hào)都對(duì)開關(guān)電源基本信號(hào)，尤其是控制電路的信號(hào)造成干擾。開關(guān)電源在受到EMI的同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)其他設(shè)備及負(fù)載產(chǎn)生EMI