风力发电机组控制系统
昝润鹏双馈机运行原理图
控制系统的功能
•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。
控制系统的任务
•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。
控制系统的内容
•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。
风机控制策略介绍
•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。功率曲线叶尖速比与风能利用系数的曲线
学号
密级 公开
xxxxxxxxx本科生毕业设计
风力发电机传动系统的设计
学院名称：培黎工程技术学院
专业名称：机械设计制造及其自动化
学生姓名：马
指导教师：同 教授
二○一三年五月
BACHELOR'S DEGREE THESIS OF
LANZHOU CITY UNIVERSITY
Design of Transmission System of Wind
Power Generator
College : School of Bailie Engineering & Technology
Subject : Mechanic Design Manufacturing and Automation
Name : Ma
Directed by : Professor Tong Changhong
May 2013
郑重声明
本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名： 日期：
摘 要
风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，传动系统是风电机组的核心系统，而齿轮箱又为双馈式风电机组传动系统的核心部件，备受国内外风电行业和研究机构的关注。但由于国内齿轮箱的研究起步晚，技术薄弱，尤其在目前兆瓦级风力发电机中，其属于易过载和过早损坏率较高的部件，且易出故障。与之相对应的，直驱式风力发电机具备低风速时高效率、低噪音等优点，但直驱式发电机组在风力发电越来越大型化发展的今天，其过于庞大的低速发电机运输、吊装困难，制造成本较高。二者相比较，考虑到结构、经济问题，我们就不得不重新思考如何提高齿轮箱的传动效率，从而提高传动系统的传动效率。
基于PLC的风力发电机组偏航控制系统设计
王娟平;杜静;王秀丽
【摘 要】在分析偏航控制系统的基本原理及控制系统结构图的基础上,以西门子S7-200PLC作为主控单元,设计了偏航控制系统.该系统根据风场运动方向的改变,可以自动或手动控制被动对风,实现了对风过程可控,并给出了基于PLC的偏航控制系统的软件设计结果.
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2016(000)009
【总页数】6页(P46-50,57)
【关键词】风力发电;偏航控制系统;PLC
【作 者】王娟平;杜静;王秀丽
【作者单位】山西电力职业技术学院,山西 太原 030021;山西电力职业技术学院,山西 太原 030021;山西大学,山西 太原 030006
【正文语种】中 文
【中图分类】TN762
与传统的火力发电和水力发电相比，风力发电在一次能源的来源和利用上有着本质的区别。风力的变化浮动大，风力资源的不确定性和无法改变性，使得在制造风力发电机时，只能让叶轮主动或被动地去迎接风向，为了尽可能地提高风能利用率，这样就出现了风力发电特有的偏航系统。
偏航系统是一个随动系统，其主要作用有两个： 一是，与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；
二是，提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安全运行[1]。
本文针对侧风偏航控制系统的软件部分进行设计，以期实现小型风电机组利用尾舵被动迎风的顺序控制过程。
根据空气动力学相关理论，叶轮从风源中吸收的功率可用下式表示：
式中：ρ为空气密度；R为桨叶半径；Cp为风能利用系数；ν是风速；θ是风向与风力机叶轮迎风面法线方向之间的夹角[2，3]，当θ=0时，叶轮从风源中吸收的功率最大。
风速风向传感器将采集到的风速风向信号传送至控制器，经控制器计算得出夹角θ的值。为使θ值趋近于零，控制器给偏航电机发出顺时针或逆时针的转动指令驱使偏航驱动机构动作，以此来调整短舱和叶轮的方位。通常，为了减少偏航时的陀螺力矩，调向电机转速将通过减速器减速，再将偏航力矩作用于回转体大齿轮，带动风机叶轮偏航对风，对风完成后，控制器发出的偏航指令信号消失，驱动机构停止工作，偏航过程结束[4，5]。
风力发电机组
偏航系统原理及维护
UP77/82 风电机组偏航控制及维护
目录
1、偏航系统简介
2、偏航系统工作原理
3、偏航系统控制思想
4、偏航系统故障
5、偏航系统维护
偏航系统简介
偏航系统功能
使机舱轴线能够跟踪变化稳定的风向；
当机舱至塔底引出电缆到达设定的扭缆角度后自动解缆。
风向标
风向标的接线包括四根线,分别是两根电源线,两个信号 我们实际的
线和两根加热线；
目前每台机组上有两个风向标；
风向标的N指向机尾；
偏航取一分钟平均风向。
偏航系统结构
4个偏航电机
偏航轴承
内摩擦的滑动轴承系统；
内齿圈设计 。
偏航驱动电机：
数量：4个
对称布置,由电机驱动小齿轮带动整个
机舱沿偏航轴承转动,实现机舱的偏航；
内部有温度传感器,控制绕组温度
偏航电子刹车装置,
偏航齿轮箱：行星式减速齿轮箱
偏航小齿轮
偏航编码器
绝对值编码器,记录偏 塔筒 偏航大齿圈 侧面轴承 偏航刹车片 10个 偏航内齿圈 航位置；
偏航轴承齿数与编码器码盘齿数之比；
左右限位开关,常开触点；
左右安全链限位开关,常闭触点；
偏航刹车片
数量：10个
液压系统偏航刹车控制；
偏航系统未工作时刹车片全部抱闸,
机舱不转动；
机舱对风偏航时,所有刹车片半松开,
设置足够的阻尼,保持机舱平稳偏航；
自动解缆时,偏航刹车片全松开。
偏航润滑装置
偏航轴承润滑150cc/周
偏航齿轮润滑50cc /周
用量3：1
润滑周期16分钟/72小时 偏航润滑油泵启动间隔时间：36H 偏航润滑油泵运行时间：960s
偏航系统工作原理
偏航系统原理
由四个偏航电机与偏航内齿轮咬合,偏航内齿轮与塔筒固定在一起,四个偏航电机带动机舱转动。 偏航电机由软启动器控制。
