风力发电机偏航系统控制

风力发电机及偏航系统引言：风力发电是一种利用风能将其转化为电能的发电方式。

它是一种环保、可再生的能源，可以帮助减少对传统化石燃料的依赖，并减少排放。

风力发电机是风力发电的核心设备，而偏航系统是确保风力发电机能够高效运行的关键部件。

本文将从风力发电机的原理、构造和工作原理以及偏航系统的功能、原理和优化等方面进行阐述，以帮助读者更好地理解风力发电机及偏航系统的工作原理与应用。

一、风力发电机1.原理2.构造3.工作原理当风力吹过风力发电机的叶片时，叶片产生升力，并形成一个扭转力矩。

这个扭转力矩通过轴传递给发电机，进而带动发电机转子旋转。

转子内部的磁场与绕组相互作用，产生感应电动势，从而产生电能。

二、偏航系统1.功能偏航系统是风力发电机中的重要部分，其主要功能是使风力发电机始终面向风向，以利用风能的最大化。

偏航系统可以通过调整发电机的方向来适应风的变化，确保叶片始终相对于风的方向。

2.原理偏航系统通常由风向传感器、控制器和驱动器等组成。

风向传感器负责感知风的方向，控制器根据风向数据和预设参数进行判断和计算，驱动器则通过调整发电机的方向来控制风力发电机的偏航。

3.优化为了提高风力发电系统的效益，偏航系统的优化也尤为重要。

通过采用更先进的风向传感器、控制算法和驱动器技术，可以提高偏航系统的准确性和响应速度，进而提高风力发电机的发电效率。

结论：风力发电机及偏航系统是风力发电的重要组成部分，其工作原理和优化对风力发电系统的效益起到至关重要的作用。

理解和掌握风力发电机及偏航系统的原理和应用，对于推广和应用风力发电具有重要的指导意义。

随着技术的不断进步，风力发电的效率和可靠性将继续提升，为可持续发展和环境保护做出积极贡献。

基于PLC的风力发电机偏航控制系统设计摘要由于化石资源的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注，因此清洁绿色的风力发电技术已深受全世界的重视。

本设计主要研究的偏航系统是风力发电机组的重要组成部分。

由于偏航机构安装在机舱底部，通过偏航轴承与机舱相连。

当风向改变时，风向仪将信号传到控制系统，控制驱动装置工作，小齿轮在大齿圈上转动，从而带动机舱旋转，是风轮对准风向。

当机舱的旋转方向有接近开关进行检测，当机舱向同一方向达到极限偏航角度时，限位开关会及时将信号传到控制装置内，控制装置会迅速发出信号使机组快速停机，并反转解缆，经过上述过程从而实现偏航控制使风轮始终保持迎风状态。

根据边行系统的工作原理本设计所要解决的基本问题有：1、实现自动偏航控制及手动偏航控制的双控制系统设计2、设计偏航系统的制动装置以及扭缆、解缆保护装置的控制方法3、了解偏航液压系统的作用、工作原理和控制方法。

4、编写驱动控制程序、扭缆、解缆保护程序。

关键词：风向，自动偏航，风向仪，偏航电机Design of Yaw Control System for Wind MotorBased 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 component 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 theworking principle of the edge system, this design should solvethe problem as follow.1、Realizing the double control system of automatic yawcontrol and manual yaw control;2、Designing the brake device of yaw system and the controlling methods of protection device of the button cableand the cast loop;3、Understanding the effect of yaw hydraulic pressuresystem, working principle and the controlling methods;4、Writing the controlling program of drive and the protection program of button cable and cast loop.KEY WORDS: Wind Direction, Automatic Yaw, Yaw Angle,Yaw Motor目录前言................................................................................................第1章绪论....................................................................................1.1 风力发电的介绍...................................................................1.2 风力发电的发展历史...........................................................1.3 中国风力发电的发展现状...................................................第2章风力发电机及偏航系统的工作原理 ...................................2.1 风力发电机组的基本介绍...................................................2.1.1 风力发电机的分类.....................................................2.1.2 风力发电机的基本构成及及原理 (1)2.2 风力发电机偏航系统的介绍 (1)2.2.1 偏航系统的分类 (1)2.2.2 偏航系统的组成 (1)2.2.3 偏航系统的功能及原理 (1)第3章风电机偏航系统总体设计 (1)3.1 风电机偏航系统基本设计思路 (1)3.2 设计方案选择 (1)3.3 偏航系统硬件的选型 (1)3.3.1 电动机选型 (1)3.3.2 限位开关选型 (1)3.3.3 接近开关选型 (2)3.3.4 风向传感器的选型 (2)3.3.5 PLC选型 (2)第4章风电机偏航控制系统的硬件设计 (3)4.1 风电机偏航系统工作过程 (3)4.2 系统硬件设计 (3)4.2.1 PLC I/O地址分配 (3)4.2.2 PLC端子连接图 (3)4.2.3 偏航电机主电路设计 (3)第5章风电机偏航系统软件设计 (3)5.1 风电机偏航系统整体流程图 (3)5.2 风电机手动偏航系统流程图 (3)5.3 风电机手动偏航梯形图 (3)结论 (4)谢辞 (4)参考文献 (4)附录 (4)外文资料译文 (4)前言能源是人类生存所必需的最基本的物质，保证国民经济稳定发展的主要物资基础。

理工学院毕业设计学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化题目：风力发电机组偏航系统自动控制设计指导教师：（教授）评阅教师：2013 年 6 月河北科技大学理工学院毕业设计成绩评定表注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书（论文）中。

毕业设计中文摘要毕设计外文摘要目录1 绪论 (1)1.1风能的意义 (1)1.2国际风电技术的发展现状和趋势 (1)1.3我国风电技术的发展现状和趋势 (2)1.4风力发电控制技术现状 (4)2 风力发电机组系统构成及功能简介 (5)2.1风电机简介 (5)2.2风力发电的原理 (7)2.3风力发电机系统组成部分简介 (8)3 偏航控制系统功能和原理 (14)3.1偏航系统概述 (14)3.2偏航系统的组成 (14)3.3偏航控制机构 (15)3.4偏航驱动机构 (17)4 偏航控制系统设计及结果分析 (22)4.1偏航系统控制过程分析 (22)4.2 偏航控制系统整体方案设计 (25)4.3 结果分析 (41)5 结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)1 绪论1.1 风能的意义世界经济的快速发展和激烈的竞争，新能源发电尤其是风力发电技术日趋受到世界各国的普遍重视。

除水力发电技术外，风力发电是新能源发电技术中最成熟、最具大规模开发和最有商业化发展前景的发电方式。

由于在改善生态环境、优化能源结构、促进社会经济可持续发展等方面的突出作用，目前世界各国都在大力发展和研究风力发电及其相关技术。

风能取之不尽，用之不竭，是非常重要的一种洁净的可再生能源，是人类能源结构的转变中一个非常重要的部分。

风力发电是人们有效利用风能的方法之一，其技术在可再生能源利用中的运用也是比较成熟的。

风力发电是一项高新技术，它涉及到气象学、空气动力学、结构力学、计算机技术、电子控制技术、材料学、化学、机电工程、电气工程、环境科学、等十几个专业学科，是一项系统技术。

风力发电作为现在新能源利用的重要技术之一，电气工程和它是息息相关，密不可分的。

风力发电机偏航系统的工作原理风力发电机偏航系统是风力发电机的重要组成部分，它的主要作用是使风力发电机能够根据风向自动调整转向，使叶片始终对准风的方向，从而最大限度地捕捉到风能。

风力发电机偏航系统的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：1. 风向检测：风力发电机偏航系统首先需要准确地检测到风的方向。

通常，系统会使用一个或多个风向传感器来测量风的方向，并将这些信息传输给控制系统。

2. 信号处理：一旦风向传感器测量到风的方向，这些信号就会被传输到控制系统中进行处理。

控制系统会根据这些信号来确定风的方向，以便后续的调整。

3. 偏航控制：确定了风的方向后，控制系统会通过调整发电机的转向来使叶片对准风的方向。

通常，风力发电机偏航系统使用液压或电动机来实现转向的调整。

控制系统会根据风向信号来控制液压系统或电动机，使风力发电机转向。

4. 转向调整：一旦控制系统调整了风力发电机的转向，风力发电机就能够始终面向风的方向。

这样，风力发电机的叶片就能够最大限度地捕捉到风的能量，并将其转化为电能。

5. 反馈控制：风力发电机偏航系统通常还会包括反馈控制，以确保风力发电机能够稳定地对准风的方向。

反馈控制可以根据风向传感器的信号来实时调整风力发电机的转向，以保持其对准风的方向。

总结起来，风力发电机偏航系统的工作原理是通过风向传感器检测风的方向，控制系统根据这些信号来调整风力发电机的转向，使其始终面向风的方向。

这样，风力发电机就能够最大限度地捕捉到风的能量，并将其转化为电能。

风力发电机偏航系统的工作原理的实现离不开风向传感器、控制系统以及液压或电动机等关键组件的配合。

通过这些关键组件的协同工作，风力发电机偏航系统能够实现稳定的转向调整，从而提高风力发电机的发电效率。

基于智能算法的风力发电机组偏航控制研究摘要：针对风力发电机组偏航系统难于建立精确系统模型，以及应用传统pid算法难于取得满意控制效果的现状，本文通过在pd型模糊控制器上并联一个积分环节，构成风力发电机组偏航系统简化模糊pid控制器。

仿真结果表明，该控制系统具有较好的动静态性能及风速扰动的鲁棒性。

关键词：风力发电系统;偏航控制;模糊pid控制;鲁棒性中图分类号：tm6 文献标识码：a 文章编号：1引言由于风能具有能量密度低、随机性和不确定性等特点，风力发电系统成为一个非线性、多变量、强耦合、不稳定的动态系统，系统模型建立非常困难。

由于模糊控制不需要建立精确的数学模型，具有控制机理和策略易于接受和理解，设计简单，应用方便等特点，使得模糊控制非常适合于风力发电系统的建模和控制。

本文通过风力发电系统简化模糊pid控制器设计，对偏航系统进行有效的控制。

2风力发电偏航系统功能概述偏航控制系统是风力发电机组电控系统的重要组成部分。

它是一个随动系统，当风向与风轮轴线偏离一个角度时，控制系统根据风向传感器的信号，按照一定的逻辑控制规律（风向随动逻辑控制）控制偏航电机将风轮调整到与风向一致的方位。

由于偏航概念的模糊性，无法用精确的数学模型描述具体状态，故需要采取传统控制方法与智能控制方法相结合的方法，对其进行综合控制，偏航控制系统的组成如图1所示。

图1 风机偏航系统控制图工作过程为：风力发电机组的风向传感器实时检测风向，经采集卡输送到控制系统，控制系统根据预先确定的控制策略对数据进行处理，并将处理结果传送给plc。

plc对传送过来的信号进行解读后把对应的控制信号发送给偏航电机，进行航向的控制和调整，调整后风向传感器继续采集风向。

3模糊pid控制器的设计3.1模糊控制的基本原理模糊控制系统的核心部分是模糊控制器，模糊控制器的控制规律由计算机的程序实现。

实现模糊控制算法的过程如下：获取被控量的精确值，然后将此量与给定值比较得到误差，一般选误差和误差变化率作为模糊控制器的输入量。

风力发电机偏航系统的组成一、引言风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置，风力发电机偏航系统是指控制风力发电机转向风向的系统。

它的主要作用是保持风力发电机转子始终朝向风的方向，以最大化风能的捕捉效率。

1. 偏航控制器：偏航控制器是风力发电机偏航系统的核心部件。

它负责监测风向和风速，并根据设定的参数来控制偏航动作。

通常采用微处理器或PLC来实现控制逻辑，具备高精度和高可靠性。

2. 风向传感器：风向传感器用于测量风的方向，通常采用风向风速传感器。

它能够快速准确地感知风的方向，并将信号传输给偏航控制器，以便偏航控制器做出相应的调整。

3. 偏航驱动装置：偏航驱动装置是将偏航控制器的指令转化为实际的偏航动作的装置。

常见的偏航驱动装置有液压驱动装置和电动驱动装置两种。

液压驱动装置通过控制液压缸的伸缩来实现偏航动作，而电动驱动装置则通过电机驱动来实现。

4. 偏航传动系统：偏航传动系统用于传递偏航动作到风力发电机的转向机构。

它通常由传动轴、传动链条或传动皮带等组成，能够将偏航驱动装置产生的动力传递给转向机构，使风力发电机实现转向。

5. 转向机构：转向机构是风力发电机偏航系统的关键部件，它承担着将偏航动作传递给风力发电机转子的任务。

常见的转向机构有齿轮转向机构、液压转向机构和电动转向机构等。

它能够将来自偏航传动系统的动力转化为适合风力发电机转子转向的动力。

6. 控制信号传输系统：控制信号传输系统用于将偏航控制器发出的控制信号传输给偏航驱动装置。

常见的控制信号传输系统有导线传输系统、无线传输系统和光纤传输系统等。

它能够实现远程控制和监测，提高风力发电机的可靠性和安全性。

三、总结风力发电机偏航系统是风力发电机的重要组成部分，它通过偏航控制器、风向传感器、偏航驱动装置、偏航传动系统、转向机构和控制信号传输系统等组件的相互配合，实现风力发电机转向风向的功能。

只有保持风力发电机始终朝向风的方向，才能最大化地捕捉风能，提高发电效率。

风力发电机组偏航系统的维护与维修方法及要求简介偏航系统的作用主要有两个：一是根据风向仪的检测，在偏航控制系统的指令下，自动使风轮对准风向，提高风力发电机组的发电效率；二是提供必要的阻尼，防止在交变风力作用下机舱频繁摆动，减小振动，保证风机平稳、安全运行。

功能（1）正常运行和暂停状态时保持机舱的方向不变；（2）必要时解开扭曲电缆。

解缆系统有一个旋转编码器，借助偏航驱动总成的小齿轮与偏航轴承内齿的啮合传动来确定机舱旋转的度数，解缆系统还设有一个解缆开关进行极限保护。

偏航系统的组成偏航系统主要由偏航轴承、制动器支座、偏航刹车盘、偏航制动器、偏航驱动总成、接油盘、偏航编码器、解缆系统组成。

偏航轴承偏航轴承承载机组中主要部件的重量，并通过偏航驱动器与其内齿圈啮合传递推力到塔架，机舱旋转一定角度，使风轮精确迎对风向。

偏航驱动器每台风力发电机组共有4个偏航驱动总成，偏航驱动总成由驱动电机、偏航减速箱、偏航小齿轮组成。

偏航驱动总成在通过与偏航轴承内齿圈啮合带动整个机舱旋转时，要求起动平稳，转速均匀，无振动现象。

偏航驱动电机参数如下：类型：带制动器的三相电机，B5额定功率：电压：380V频率：50Hz额定转速：1460rpm防护等级：IP54绝缘等级：ISOF制动器：失电弹簧制动，电磁松闸并带手动操作手柄式旋钮制动力矩：偏航减速箱参数如下:额定功率：额定输入转速：1460rpm额定扭矩：19Nm名义传动比：1113使用场合系数：使用场合系数（静强度）：接触强度安全系数：≥接触强度安全系数（静强度）：≥行星齿轮弯曲强度安全系数：≥行星齿轮弯曲强度安全系数：≥弯曲强度安全系数（静强度）：≥所选轴承供应商：进口轴承使用寿命：20年运行环境温度：-40℃～+40℃生存环境温度：-40℃～+50℃噪声（声功率级）：≤85dB（A）偏航小齿轮技术参数模数：18齿数：14压力角：20°变位系数：+表面粗糙度：齿面宽度：130mm齿面硬度：675HV齿轮精度：8e26（DIN3963/DIN3967）齿形：鼓形齿偏航减速机的润滑润滑方式：浸油润滑＋油脂润滑齿轮润滑油：ShellOamalHD320MobilMobilgearSHCXMP320 OptigearSyntheticA320轴承润滑脂：460#号锂基润滑脂偏航制动器每台风机配备12个偏航制动器，分为4组匀布于偏航刹车盘上。

运达1.5mw风机偏航控制逻辑
偏航控制系统是风力发电机的关键组成部分，它能够确保风力发电机始终处于最佳的风能捕获位置。

运达1.5MW风机偏航控制逻辑主要包括以下几个方面：
1.偏航控制策略：采用爬山控制算法，通过实时监测风力发电机的输出电压和电流，寻找最大功率点，从而实现对风控制。

这种方法不需要风速风向传感器，具有较高的控制精度和可靠性。

2.偏航驱动系统：由3个偏航驱动机构组成，通过DSP控制器调节偏航电机的起停和转向。

较大的传动比使得机舱对风快速、平稳，提高了风力发电机的运行效率。

3.偏航位置传感器：用于实时监测偏航位置，将数据传输给DSP 控制器。

通过与设定值进行比较，调节偏航电机的运动，使风力发电机始终保持迎风状态。

4.偏航速度故障检测：实时监测偏航电机的转速，如果出现偏航过载或偏航速度异常，控制系统将发出警报，并采取相应的保护措施，以确保风力发电机的稳定运行。

5.故障诊断与处理：针对偏航系统可能出现的故障，如偏航位置故障、右偏航反馈丢失、左偏航反馈丢失等，设计了一套完善的故障诊断和处理机制。

通过实时监测系统状态，发现问题后及时采取措施，保障风力发电机的正常运行。

6.维护与保养：为保证偏航控制系统的长期稳定运行，需要定期
对系统进行维护和保养。

主要包括对偏航电机、传动装置、传感器等部件的检查和清洁，以及对控制系统软件的升级和优化。

通过以上六个方面的描述，我们可以了解到运达1.5MW风机偏航控制逻辑的详细内容。

该逻辑设计合理、运行稳定，能够确保风力发电机在各种工况下高效、安全地运行。

同时，也为风力发电机偏航控制系统的设计和维护提供了有益的参考。

偏航系统的作用偏航系统是风力发电机组特有的伺服系统。

它主要有两个功能：一是使风轮跟踪变化稳定的风向;二是当风力发电机组由于偏航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解缆。

偏航控制系统偏航系统是一个随动系统，风向仪将采集的信号传送给机舱柜的PLC的I/O板，计算10分钟平均风向，与偏航角度绝对值编码器比较，输出指令驱动四台偏航电机（带失电制动），将机头朝正对风的方向调整，并记录当前调整的角度，调整完毕电机停转并启动偏航制动。

偏航控制系统框图如下图所示：下文将对偏航控制系统的各机构进行分析：1、风速仪风力发电机组应有两个可加热式风速计。

在正常运行或风速大于最小极限风速时，风速计程序连续检查和监视所有风速计的同步运行。

计算机每秒采集一次来自于风速仪的风速数据；每10min计算一次平均值，用于判别起动风速和停机风速。

测量数据的差值应在差值极限1.5m/s以内。

如果所有风速计发送的都是合理信号，控制系统将取一个平均值。

2、风向标风向标安装在机舱顶部两侧，主要测量风向与机舱中心线的偏差角。

一般采用两个风向标，以便互相校验，排除可能产生的误信号。

控制器根据风向信号，起动偏航系统。

当两个风向标不一致时，偏航会自动中断。

当风速低于3m/s时，偏航系统不会起动。

3、扭揽开关扭缆开关是通过齿轮咬合机械装置将信号传递PLC进行处理和发出指令进行工作的。

除了在控制软件上编入调向记数程序外，一般在电缆处安装行程开关，当其触点与电缆束连接，当电缆束随机舱转动到一定程度即启动开关。

以国内某知名公司生产的1.5MW风机为例，当机身在同一方向己旋转2转(720度)，且风力机不处在工作区域(即10分钟平均风速低于切入风速) 系统进入解缆程序。

解缆过程中，当风力机回到工作区域(即10分钟平均风速高于切入风速)，系统停止解缆程序，进入发电程序，但当机身在同一方向己旋转2.5转(900度)偏航限位动作扭缆保护，系统强行进入解缆程序，此时系统停止全部工作，直至解缆完成。

风力发电机偏航系统控制策略分析袁博文摘要：风能作为清洁能源，具有较大发展前景，尤其是在风能发电方面。

而如何提升风能利用率，增强风力发电机发电效益，控制发电成本，成为各国研究学者思考重点。

在风力发电时，偏航系统的控制水平直接影响着其的经济效益，因此，各国纷纷投入风力发电机偏航系统的研究中，并取得了显著成效。

文章对风力发电机偏航系统简单概述，探讨了偏航系统工作原理，并对偏航系统的控制提出几点策略，以期增强风力发电机发电效益，提高偏航系统的利用率，延长偏航系统的使用时间，实现效益最大化。

关键词：风力发电机；偏航系统；控制前言：风能作为自然能源，其内蕴含大量蕴藏量，具有再生、绿色无污染、分布广泛等优势，在世界范围内，风能的利用被广泛重视。

在风能利用中，对风力发电机依赖性较高，而发电机通过对风向追踪，将风能转变为电能，以供使用[1]。

在这一过程中，偏航系统的控制直接关系着发电机是否能迅速准确对风，影响着发电机对风的利用率，并且，作为发电机内不可缺少的部件，一旦偏航系统出现问题，风力发电机组极易停机。

对此，加强偏航系统的控制，对风能的高效利用具有重要意义。

1?风力发电机偏航系统概述及其工作原理1.1?风力发电机偏航系统概述风力机组。

在风里发电机内，风力机组直接将风力转化，变为机械能，通过机械能对转子的作用力，带动转子快速旋转，最终转变为电能。

电能转换时，风能经过两次转化，即由风能转变为机械能，后由机械能转化为电能。

偏航系统构造。

在大型水平轴风力发电机上，偏航系统主要包含偏航轴承、计数器、驱动装置等部件。

偏航系统功能。

偏航控制系统作为对风装置，包括如下功能：与风力机组配合，对系统进行控制，当风速矢量方向变化，偏航控制系统直接控制风轮，快速平稳的对准风向，实现了风能最大化利用[2]。

偏航系统主要功能有：与风电机组控制系统有效配合，控制风电机组的机舱，使其旋转对风，充分利用风力，增强电机组发电效率；风险相对稳定时，偏航系统能够为其提供保持力矩，使风能能够保持对风捕捉，保证风电机组安全运行；因风电机组可能向一个方向持续偏航，为保障机组悬垂部分电缆因过度扭绞断裂，偏航系统能够在电缆到达规定缠绕值，自动反方向旋转，解除缠绕。

风电机组偏航系统
偏航系统是指风力发电机组在风向变化时保持一定的航向，使风电机
组的发电效率达到最优。

偏航系统由控制系统和驱动系统组成，它是指整
个风电机组的调节系统，它的作用是在自动把叶片中小的旋转和转向偏转
加以调节，以期达到最佳发电效果。

偏航系统的控制系统通常由一个传感器、一个控制器和一个两轴俯仰
控制器组成，控制器的逻辑由传感器收集的信息传输给俯仰控制器，从而
实现叶片旋转和偏转的自动控制。

驱动系统是指叶片旋转时的驱动机构，由驱动电机和传动机构组成，
它接受控制器传来的舵角控制信号，进而控制驱动电机的运行，实现叶片
的自动偏转。

另外，偏航系统还需要安装一个或者多个传感器，用以检测风向变化
并将信息传递给控制器，以便根据当前的风向变化对叶片进行相应的调节。

传感器的工作原理是检测风向，通过磁力计、陀螺仪或者红外传感器，将
信息传递给控制器，从而实现叶片的自动偏转和调节。

风力发电机偏航控制系统的研究一、本文概述随着全球对可再生能源需求的持续增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，已在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

风力发电机（Wind Turbine）作为风力发电系统的核心设备，其运行效率和稳定性对于整个系统的性能至关重要。

偏航控制系统作为风力发电机的重要组成部分，对于确保风电机组的安全运行和最大化能量捕获具有关键作用。

本文旨在深入研究风力发电机偏航控制系统的原理、设计及其在实际应用中的性能表现。

文章首先介绍了风力发电机的基本工作原理和偏航控制系统的基本构成，为后续的研究提供了理论基础。

接着，文章详细分析了偏航控制系统的关键技术和控制策略，包括传感器技术、执行机构、控制算法等，并探讨了这些技术和策略对风力发电机性能的影响。

在此基础上，文章通过实验和仿真研究，评估了不同偏航控制策略在实际应用中的效果，为优化风力发电机偏航控制系统提供了有益的参考。

文章还讨论了风力发电机偏航控制系统面临的挑战和未来的发展趋势，为相关领域的研究者和工程师提供了有价值的参考信息。

通过本文的研究，期望能够为风力发电机偏航控制系统的设计、优化和应用提供有益的指导，推动风力发电技术的发展，为实现全球能源转型和可持续发展做出贡献。

二、风力发电机概述风力发电机是一种利用风能转换为电能的装置，其工作原理基于风的动力学特性和电磁感应原理。

风力发电机通常由风轮（也称为风叶或转子）、发电机、塔筒和基础等部分组成。

风轮由多个风叶组成，当风吹过风叶时，风叶受到风力作用而旋转，进而带动发电机转动，发电机中的磁场与导体产生相对运动，根据电磁感应原理，导体中会产生感应电动势，从而产生电能。

风力发电机具有清洁、可再生、无污染等优点，是当前全球范围内大力推广的可再生能源发电方式之一。

风力发电机的装机容量和单机容量不断增大，技术也在不断进步，从最初的定桨距失速型发展到变桨距调节型，再到目前最先进的主动偏航控制系统，风力发电机的性能和稳定性得到了显著提升。

风力发电机组偏航系统的结构与作用风力发电机组偏航系统的结构与作用偏航系统是一个随动系统，风向仪将采集的信号传送给机舱柜的PLC的I/O板，计算10分钟平均风向，与偏航角度绝对值编码器比较，输出指令驱动四台偏航电机（带失电制动），将机头朝正对风的方向调整，并记录当前调整的角度，调整完毕电机停转并启动偏航制动。

偏航控制系统框图如下图所示：下文将对偏航控制系统的各机构进行分析：1、风速仪风力发电机组应有两个可加热式风速计。

在正常运行或风速大于最小极限风速时，风速计程序连续检查和监视所有风速计的同步运行。

计算机每秒采集一次来自于风速仪的风速数据；每10min计算一次平均值，用于判别起动风速和停机风速。

测量数据的差值应在差值极限1.5m/s以内。

如果所有风速计发送的都是合理信号，控制系统将取一个平均值。

2、风向标风向标安装在机舱顶部两侧，主要测量风向与机舱中心线的偏差角。

一般采用两个风向标，以便互相校验，排除可能产生的误信号。

控制器根据风向信号，起动偏航系统。

当两个风向标不一致时，偏航会自动中断。

当风速低于3m/s时，偏航系统不会起动。

3、扭揽开关扭缆开关是通过齿轮咬合机械装置将信号传递PLC进行处理和发出指令进行工作的。

除了在控制软件上编入调向记数程序外，一般在电缆处安装行程开关，当其触点与电缆束连接，当电缆束随机舱转动到一定程度即启动开关。

以国内某知名公司生产的1.5MW风机为例，当机身在同一方向己旋转2转(720度)，且风力机不处在工作区域(即10分钟平均风速低于切入风速) 系统进入解缆程序。

解缆过程中，当风力机回到工作区域(即10分钟平均风速高于切入风速)，系统停止解缆程序，进入发电程序，但当机身在同一方向己旋转2.5转(900度)偏航限位动作扭缆保护，系统强行进入解缆程序，此时系统停止全部工作，直至解缆完成。

当风速超过25 m/s时，自动解缆停止。

自动解除电缆缠绕可以通过人工调向来检验是否正常。

新疆大学科学技术学院College of science ＆technology Xinjiang University学生毕业论文(设计) 题目：风力发电机组偏航控制系统设计新疆大学科学技术学院学生毕业论文（设计）任务书学生姓名刘海龙学号 20092450037专业电气工程及其自动化班级电气09-1论文（设计）题目风力发电机组偏航控制系统设计论文（设计）来源教师科研要求完成的内容1.查阅相关资料，掌握风机发电机组的基本结构；2.查阅相关资料，了解风力发电机组的偏航系统硬件结构及功能；3.查阅相关资料，掌握偏航控制系统的几种流程；4.掌握一种高级编程语言（如visual basic 6.0）；5.编制对风偏航的控制程序；6.完成毕业设计说明书一篇。

发题日期：2013年1月9日完成日期：2013年5月30日指导教师签名摘要长能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。

风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约常规能源，而且减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益，越来越受到各国的重视。

由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。

偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。

风力发电机组的偏航控制系统，主要分为两大类：被动迎风偏航系统和主动迎风系统。

前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。

后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。

本文设计是大型风力发电机组根据风速仪、风向标等传感器数据，对风、制动、开闸并确定起动，达到同步转速一段时间后，进行并网操作，开始发电。

关键词：风力发电机；风向标；偏航控制系统ABSTRACTEnergy, the environment is the development of human survival and the urgency of the problem to be solved. Wind power as a new source of energy for sustainable development, not only can save conventional energy sources, and reducing environmental pollution, good economic and social benefits, ever-increasing importance attached.As the wind with a low energy density, random and non-stability characteristics of wind turbine is complex and ever-changing amount of nonlinear uncertain systems, therefore, the control unit technology is the key to safe and efficient operation. Yaw control system as a horizontal axis wind turbine control system for an important part of. The wind turbine yaw control system is divided into two categories: passive and active yaw wind wind systems. In this paper, the design is based on large-scale wind turbine anemometer, wind vane, such as sensor data, on the wind, braking, and determine the starting gate opening to synchronous speed for some time, and network operations to begin power generation.Key words: Wind turbine ；Wind vane；Yaw control system目录1 绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2世界风力发电的发电 (2)1.3国内风力发电的发展 (2)1.4本课题主要任务 (3)2 风力发电机组系统构成及功能简介概述 (4)2.1风力发电机的分类 (4)2.2现代风机 (4)2.3风力发电机系统组成部分简介 (5)2.3.1风力机桨叶系统 (5)2.3.2风力机齿轮箱系统 (6)2.3.3发电机系统 (6)2.3.4偏航系统 (7)2.3.5解缆装置 (7)2.3.6刹车系统 (8)2.3.7塔架 (8)2.3.8控制系统 (8)3 偏航控制系统组成和原理 (10)3.1偏航系统的组成 (10)3.2偏航控制机构 (10)3.2.1风向传感器 (10)3.2.2偏航控制器 (12)3.2.3解缆传感器 (12)3.3偏航驱动机构 (12)3.3.1偏航轴承 (13)3.3.2偏航驱动装置 (14)3.3.3偏航制动器 (15)3.4偏航控制系统的功能及原理 (16)3.4.1偏航控制系统的功能 (16)3.4.2偏航控制原理 (17)4 偏航控制系统设计及结果分析 (19)4.1 Vb结构和功能 (19)4.1.1 Visual basic6.0简介： (19)4.1.2 Visual Basic6.0的开发环境 (19)4.1.3 VB主要功能和特点： (20)4.2偏航过程 (20)4.3控制软件流程图 (21)4.4 Vb编程设计 (25)4.5结论与分析 (26)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1绪论1.1课题的背景和意义随着人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。