风机控制系统

昝润鹏双馈机运行原理图•控制系统利用DSP或单片机，在正常运行状态下，主要通过对运行过程中对输入信号的采集、传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发生故障或其它异常情况能自动地检测并分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态•DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。

其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。

再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。

它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。

它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

•控制系统主要任务就是能自动控制风电机组依照其特性运行、故障的自动检测并根据情况采取相应的措施。

•控制系统包括控制和检测两部分，控制部分又分为手动和自动。

运行维护人员可在现场根据需要进行手动控制，自动控制应该在无人值守的条件下实施运行人员设置的控制策略，保证机组正常安全运行。

•检测部分将各种传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显示屏上可以查询，也要送到风电场中央控制室的电脑系统，通过网络或电信系统现场数据还能传输到业主所在城市的办公室。

•第一：低于切入风速区域。

一旦满足切入条件，控制启动风机。

•第二：切入风速到额定风速区域。

控制目标是最大风能捕获，通常将桨距角保持在某个优化值不变，通过发电机转矩控制叶轮转速，实现最佳叶尖速比。

•第三：超过额定风速区域。

通过变桨控制保持输出功率和叶轮转速恒定。

叶尖速比：叶轮的叶尖线速度与风速之比。

叶尖速比在5-15时，具有较高的风能利用系数Cp（最大值是0.593）。

通常可取6-8。

•风传感器：风速、风向；•温度传感器：空气、润滑油、发电机线圈等；•位置传感器：润滑油、刹车片厚度、偏航等；•转速传感器：叶轮、发电机等；•压力传感器：液压油压力，润滑油压力等；•特殊传感器：叶片角度、电量变送器等；•⑴控制系统保持风力发电机组安全可靠运行，同时高质量地将不断变化的风能转化为频率、电压恒定的交流电送入电网。

风机的控制原理
风机的控制原理基于风机的转速、扭矩和角度等参数的调节。

当需要控制风机的工作状态时，可以使用以下原理进行控制：
1. 开关控制：通过开关切换风机的工作状态。

开关可以是手动或自动的，手动开关可用于简单的启停操作，自动开关可以基于预设条件或传感器反馈控制风机的运行。

2. 调速控制：通过调整驱动风机的电源电压或频率来控制转速。

在某些情况下，风机可能需要在不同的速度下运行，例如根据温度变化调整送风量。

通过调整电压或频率，可以改变驱动电机的转速，从而实现风机的调速控制。

3. 变频控制：使用变频器来控制风机的转速。

变频器可以根据需要调整电源电压和频率，从而实现精确的风机速度控制。

变频控制可以实现更精确的调速和节能效果，适用于需要频繁变动送风量的场合。

4. PID控制：PID控制是一种常用的控制策略，可以根据风机
的反馈信号来调整控制信号。

PID控制根据偏差、积分和微分
来计算控制输出，以实现高精度的控制。

通过PID控制，可
以根据风机输出和期望输出之间的差异来动态调整控制信号，以使风机稳定地工作在预设条件下。

5. 传感器反馈控制：利用传感器检测风机参数的实际值，并将其反馈给控制系统。

控制系统根据传感器反馈的实际值与预设值之间的差异，自动调整控制信号，从而控制风机的运行状态。

常见的传感器包括温度传感器、压力传感器和转速传感器等。

通过以上控制原理的应用，可以实现对风机的精确控制，调整风机的运行状态和输出量，以适应不同工况的需求。

风电基础知识培训风机控制系统原理近年来，随着可再生能源的快速发展，风能作为一种清洁、可持续的能源形式备受瞩目。

而风电发电作为其中的核心技术之一，风机控制系统起着至关重要的作用。

本文将介绍风机控制系统的原理，使读者对风电发电有更深入的了解。

一、风机控制系统的基本组成风机控制系统主要由三个核心部分组成：风机机械系统、传感器及测量系统、控制算法和执行器。

1. 风机机械系统风机机械系统包括风机叶片和轴传动系统。

风机叶片能够根据风力的大小和方向实现自动调整，以获得最大的能量采集效率。

轴传动系统负责将叶片的动力传递给发电机。

2. 传感器及测量系统传感器及测量系统主要用于监测风力的大小、方向、叶片运行状态等信息。

常见的传感器包括风向传感器、风速传感器、叶片角度传感器等。

这些传感器将实时采集的数据传输给控制算法进行处理。

3. 控制算法和执行器控制算法和执行器是整个风机控制系统的"大脑"和"手臂"。

控制算法根据传感器采集到的数据，计算出最佳的风机工作方式，并控制执行器改变风机叶片的角度和发电机转速等参数。

执行器根据控制算法的指令进行相应的调整和动作。

二、风机控制系统的原理风机控制系统的原理是根据风力的变化和叶片的角度调整来实现风能的最大化利用。

1. 风力调整通过风向传感器和风速传感器的数据，控制算法可以判断风力的大小和方向。

根据不同风力下对风机叶片的最佳运行状态的要求，控制算法可以调整叶片的角度，使其能够面对最强的风力。

这样可以提高风机的出力效率，将风能最大化地转化为电能。

2. 叶片角度调整叶片角度的调整与风力调整有一定的关联。

叶片角度的调整可以根据实时采集到的数据预测风速的变化，并做出相应的调整，以实现最佳的叶片运行状态。

当风力较小时，叶片的角度可以调整为更大，以增大叶片的受力面积；当风力较大时，叶片的角度可以自动调整为较小，以减小叶片的受力面积。

3. 发电机转速调整根据风速和负荷的变化，控制算法可以调整发电机的转速，以保持整个系统的稳定运行。

第一章风机控制系统概述风机所有的监视和控制功能都通过控制系统来实现，它们通过各种连接到控制模块的传感器来监视、控制和保护。

控制系统给出叶片变桨角度和发电机系统转矩值，因而作用给电气系统的分散控制单元的上位机和旋转轮毂的叶片变桨调节系统。

采用最优化的能量场算法，使风机不遭受没必要的动态压力。

它包括电网电压、频率、相位、转轴转速、齿轮箱、发电机、现场的各种温度、摆动、振动、油压、刹车衬套的磨损、电缆的弯曲和气象数据的监视。

危机故障的冗余检查，以及在紧急情况下，甚至在控制系统不运行或缺乏外部电源的情况，它们通过硬接线连接安全链立即触发和关闭风机。

甚至在主电源完全耗尽，为确保最大的安全，照明灯光还是能继续照明。

运行数据可以通过连接到远程通讯模块或因特网的PC机进行历史数据的调用，也就是说，风机的完整的状况信息可以被熟悉的操作人员和维护人员获知利用。

但是要提供安全密码等级，正确的安全密码才允许远程控制。

1 风力发电机组的基本控制要求风力发电机组的启动、停止、切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风,以及对运行过程中故障的监测和保护必须能够自动控制。

风力资源丰富的地区通常都是在海岛或边远地区的甚至海上，发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就要求发电机组的控制系统有很高的可靠性。

2 控制系统的基本功能并网运行的FD型风力发电机组的控制系统具备以下功能：(1)根据风速信号自动进入启动状态或从电网切出。

(2)根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制。

(3)根据风向信号自动偏航对风。

(4)发电机超速或转轴超速，能紧急停机。

(5)当电网故障，发电机脱网时，能确保机组安全停机。

（6）电缆扭曲到一定值后，能自动解缆。

(7)当机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进行检测和记录，对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能。

风机控制系统结构原理分解风机控制系统是一种广泛应用于工业和民用领域的关键设备，它通过精确控制风机的运行，实现能源的高效利用和环境的改善。

本文将从结构和原理两方面对风机控制系统进行详细分解，以便更好地理解其工作原理和应用。

一、风机控制系统的结构风机控制系统的结构主要包括传感器、执行器、控制器和人机界面四个组成部分。

1. 传感器传感器是风机控制系统的重要组成部分，它能够实时感知和测量风机工作状态的参数。

常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。

通过传感器获得的参数信息将作为控制系统的输入，用于分析和判断当前风机的工作状态。

2. 执行器执行器是风机控制系统中的关键元件，主要负责控制风机的启停和调速。

常用的执行器有变频器和电动阀门。

变频器可以根据控制信号调整电机的转速，从而实现风机的调速控制；而电动阀门则可以控制风机的流量开关。

通过执行器的控制，风机的运行状态可以根据系统的需求进行精确调节。

3. 控制器控制器是风机控制系统的核心部分，它负责接收来自传感器的信号，进行数据处理和逻辑判断，并输出相应的控制信号。

控制器一般采用微处理器或PLC等方式实现，具备运算能力和控制算法。

它可以根据风机系统的要求，进行运算处理和控制指令的生成，从而精确地控制风机的运行状态。

4. 人机界面人机界面是风机控制系统中与操作人员进行信息交互的接口，主要通过显示屏、键盘和按钮等形式实现。

通过人机界面，操作人员可以随时了解风机的工作状态和参数信息，并对系统进行操作和调节。

人机界面的友好设计能够提高系统的可操作性和用户体验。

二、风机控制系统的原理风机控制系统的工作原理主要包括信号采集、信号处理、控制算法和执行器控制等几个方面。

1. 信号采集在风机控制系统中，传感器负责采集风机的工作状态参数，如风机风速、温度、流量等。

传感器通过将这些参数转换为电信号，并将其传送给控制器。

2. 信号处理控制器接收到传感器的信号后，对信号进行处理。

风机控制系统◆风力发电基本知识◆风机控制系统概述◆控制系统及安全规范◆传感器◆操作面板应用◆手动控制操作◆风机运营第三章传感器一个风机共有34个传感器，涉及转速、偏航角度、风速、风向、振动、温度和液压油压等传感器。

1.1 转速传感器风力发电机组转速的测量点有三个：即发电机输入端转速、齿轮箱输出端转速和风轮转速，发电机输入端转速一个，齿轮箱输出端转速一个，风轮转速两个，尚有两个转速传感器安装在机舱与塔筒连接的齿轮上，用来辨认偏航旋转方向。

1.2 偏航计数传感器（偏航角度）从机舱到塔筒间布置的柔性电缆由于偏航控制会变得扭曲。

假如在扭曲达成两圈后正好由于风速因素导致风机停机，此时主控系统将会使机舱旋转，直到电缆不再扭曲。

假如一直在扭曲达成3圈前还是不能进行解缠绕，系统产生正常停机程序程序，使电缆解缠绕。

当电缆扭曲达成±4圈后安全回路将会中断，紧急停机。

1.3 风速风机配有两个装在相配支架上的加热风速计，支架有一个接地环对风速计提供避雷功能。

电缆铺设在穿线管中。

1 .4 风向风向计也安装同一个支架上，能360°范围测量，为了防止结冰，风向计能根据环境温度采用适度的自动加热。

1.5 振动传感器安装在主机架下部，为的重力型加速度传感器，它直接连接到紧急停机回路上。

此外，有振动传感器监视塔基和驱动链，假如测量值超限，立刻正常停机。

1.6 温度传感器PT100温度测量,用于反映风力发电机组系统的工作状况。

1、齿轮油温度2、齿轮轴承1/2温度3、发电机轴承1/2温度4、发电机定子线圈温度5、户外温度6、机舱温度7、低速轴温度8、齿轮油入口温度9、变频器入口温度10、变桨电机1～3温度11、变桨轮毂温度1.7 刹车磨损传感器刹车磨损传感器安装在齿轮箱刹车器上，只有在刹车被完全释放后，开关才干动作，微动开关指示刹车衬套的磨损。

当刹车片磨损到一定值后，传感器给出一个信号，规定正常关闭风机，如要再次运营则规定手动复位下，在这信号后还可以进行3次启动或3天运营。

风力发电机组变桨系统介绍一．风力发电机组概述双馈风机1.风轮：风轮一般由叶片、轮毂、盖板、连接螺栓组件和导流罩组成。

风轮是风力机最关键的部件，是它把空气动力能转变成机械能。

大多数风力机的风轮由三个叶片组成。

叶片材料有木质、铝合金、玻璃钢等。

风轮在出厂前经过试装和静平衡试验，风轮的叶片不能互换，有的厂家叶片与轮毂之间有安装标记，组装时按标记固定叶片。

组装风轮时要注意叶片的旋转方向，一般都是顺时针。

固定扭矩要符合说明书的要求。

风轮的工作原理：风轮产生的功率与空气的密度成正比﹑与风轮直径的平方成正比﹑与风速的立方成正比.风力发电机风轮的效率一般在0.35—0.45之间(理论上最大值为0.593)。

贝兹（Betz）极限2.发电机与齿轮箱双馈异步发电机变频同步发电机同步发电机---风力发电机中很少采用(造价高﹑并网困难)(同步发电机在并网时必须要有同期检测装置来比较发电机侧和系统侧的频率﹑电压﹑相位,对风力发电机进行调整,使发电机发出电能的频率与系统一致;操作自动电压调压器将发电机电压调整到与系统电压相一致;同时,微调风力机的转速,从周期检测盘上监视,使发电机的电压与与系统的电压相位相吻合,就在频率﹑电压﹑相位同时一致的瞬间,合上断路器,将风力发电机并入电网.)永磁发电机---是一种将普通同步发电机的转子改变成永磁结构的发电机.组.异步发电机---是异步电机处于发电状态,从其激励方式有电网电源励磁(他励)发电和并联电容自励(自励)发电两种情况.电网电源励磁(他励)发电是将异步电机接到电网上, 电机内的定子绕组产生以同步转速转动的旋转磁场,再用原动机拖动,使转子转速大于同步转速,电网提供的磁力矩的方向必定与转速方向相反,而机械力矩的方向则与转速方向相同,这时就将原动机的机械能转化为电能. 异步电机发出的有功功率向电网输送,同时又消耗电网的有功功率作励磁,并供应定子与转子漏磁所消耗的无功功率,因此异步发电机并网发电时,一般要求加无功补偿装置,通常用并联电容补偿的方式.异步发电机的起动﹑并网很方便,且便于自动控制﹑价格低﹑运行可靠﹑维修便利﹑运行效率也较高,因此在风力发电机并网机组基本上都是采用异步发电机,而同步发电机则常用于独立运行.3.偏航控制系统风力机的偏航系统也称对风装置.其作用在于当风速矢量的方向变化时,能够快速平稳地对准风向,以便风轮获得最大的风能.大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向. 偏航系统一般包括感应风向的风向标, 偏航电机, 偏航行星齿轮减速器,回转体大齿轮等.解缆大多数风机的发电机输出功率的同轴电缆在风力机偏航时一同旋转,为了防止偏航超出而引起的电缆旋转,应该设置解缆装置,并增加扭缆传感器以监视电缆的扭转状态.4. 变桨控制系统5. 变流器6. 塔架风机四种不同的控制方式:1.定速定桨距控制(Fixed speed stall regulated)发电机直接连到恒定频率的电网,在发电时不进行空气动力学控制2.定速变桨距控制(Fixed speed pitch regulated)发电机直接连到恒定频率的电网,在大风时桨距控制用于调节功率3.变速定桨距控制(Variable speed stall regulated)变频器将发电机和电网去耦(decouples),允许转子速度通过控制发电机的反力矩改变.在大风时,减慢转子直到空气动力学失速限制功率到期望的水平.4.变速变桨距控制(Variable speed pitch regulated)变频器将发电机和电网去耦(decouples), 允许通过控制发电机的反力矩改变转子速度.在大风时,保持力矩, 桨距控制用于调节功率.二．基本知识三. 风力发电机组的信号(一) 机组状态参数检测1．转速风力发电机组转速的测量点有两个：即发电机转速和风轮转速。