第一篇：風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 變槳系統(tǒng)介紹

一．風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述

雙饋風(fēng)機(jī)

1.風(fēng)輪：風(fēng)輪一般由葉片、輪轂、蓋板、連接螺栓組件和導(dǎo)流罩組成。風(fēng)輪是風(fēng)力機(jī)最關(guān)鍵的部件，是它把空氣動(dòng)力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。大多數(shù)風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪由三個(gè)葉片組成。葉片材料有木質(zhì)、鋁合金、玻璃鋼等。風(fēng)輪在出廠前經(jīng)過試裝和靜平衡試驗(yàn)，風(fēng)輪的葉片不能互換，有的廠家葉片與輪轂之間有安裝標(biāo)記，組裝時(shí)按標(biāo)記固定葉片。組裝風(fēng)輪時(shí)要注意葉片的旋轉(zhuǎn)方向，一般都是順時(shí)針。固定扭矩要符合說(shuō)明書的要求。

風(fēng)輪的工作原理：風(fēng)輪產(chǎn)生的功率與空氣的密度成正比﹑與風(fēng)輪直徑的平方成正比﹑與風(fēng)速的立方成正比.風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的效率一般在0.35—0.45之間(理論上最大值為0.593)。貝茲（Betz）極限

2.發(fā)電機(jī)與齒輪箱

雙饋異步發(fā)電機(jī)

變頻同步發(fā)電機(jī)

同步發(fā)電機(jī)---風(fēng)力發(fā)電機(jī)中很少采用(造價(jià)高﹑并網(wǎng)困難)

(同步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)必須要有同期檢測(cè)裝置來(lái)比較發(fā)電機(jī)側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的頻率﹑電壓﹑相位,對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整,使發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的頻率與系統(tǒng)一致;操作自動(dòng)電壓調(diào)壓器將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到與系統(tǒng)電壓相一致;同時(shí),微調(diào)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速,從周期檢測(cè)盤上監(jiān)視,使發(fā)電機(jī)的電壓與與系統(tǒng)的電壓相位相吻合,就在頻率﹑電壓﹑相位同時(shí)一致的瞬間,合上斷路器,將風(fēng)力發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng).)

永磁發(fā)電機(jī)---是一種將普通同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子改變成永磁結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī).組.異步發(fā)電機(jī)---是異步電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),從其激勵(lì)方式有電網(wǎng)電源勵(lì)磁(他勵(lì))發(fā)電和并聯(lián)電容自勵(lì)(自勵(lì))發(fā)電兩種情況.電網(wǎng)電源勵(lì)磁(他勵(lì))發(fā)電是將異步電機(jī)接到電網(wǎng)上, 電機(jī)內(nèi)的定子繞組產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),再用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng),使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速, 電網(wǎng)提供的磁力矩的方向必定與轉(zhuǎn)速方向相反,而機(jī)械力矩的方向則與轉(zhuǎn)速方向相同,這時(shí)就將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能.異步電機(jī)發(fā)出的有功功率向電網(wǎng)輸送,同時(shí)又消耗電網(wǎng)的有功功率作勵(lì)磁,并供應(yīng)定子與轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無(wú)功功率,因此異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電時(shí),一般要求加無(wú)功補(bǔ)償裝置,通常用并聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)姆绞?異步發(fā)電機(jī)的起動(dòng)﹑并網(wǎng)很方便,且便于自動(dòng)控制﹑價(jià)格低﹑運(yùn)行可靠﹑維修便利﹑運(yùn)行效率也較高,因此在風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)機(jī)組基本上都是采用異步發(fā)電機(jī),而同步發(fā)電機(jī)則常用于獨(dú)立運(yùn)行.3.偏航控制系統(tǒng)

風(fēng)力機(jī)的偏航系統(tǒng)也稱對(duì)風(fēng)裝置.其作用在于當(dāng)風(fēng)速矢量的方向變化時(shí),能夠快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向,以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能.大中型風(fēng)力機(jī)一般采用電動(dòng)的偏航系統(tǒng)來(lái)調(diào)整風(fēng)輪并使其對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向.偏航系統(tǒng)一般包括感 應(yīng)風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo), 偏航電機(jī), 偏航行星齒輪減速器,回轉(zhuǎn)體大齒輪等.解纜

大多數(shù)風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)輸出功率的同軸電纜在風(fēng)力機(jī)偏航時(shí)一同旋轉(zhuǎn),為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉(zhuǎn),應(yīng)該設(shè)置解纜裝置,并增加扭纜傳感器以監(jiān)視電纜的扭轉(zhuǎn)狀態(tài).4.變槳控制系統(tǒng) 5.變流器 6.塔架

風(fēng)機(jī)四種不同的控制方式: 1.定速定槳距控制(Fixed speed stall regulated)發(fā)電機(jī)直接連到恒定頻率的電網(wǎng),在發(fā)電時(shí)不進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)控制 2.定速變槳距控制(Fixed speed pitch regulated)發(fā)電機(jī)直接連到恒定頻率的電網(wǎng),在大風(fēng)時(shí)槳距控制用于調(diào)節(jié)功率 3.變速定槳距控制(Variable speed stall regulated)變頻器將發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)去耦(decouples),允許轉(zhuǎn)子速度通過控制發(fā)電機(jī)的反力矩改變.在大風(fēng)時(shí),減慢轉(zhuǎn)子直到空氣動(dòng)力學(xué)失速限制功率到期望的水平.4.變速變槳距控制(Variable speed pitch regulated)變頻器將發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)去耦(decouples), 允許通過控制發(fā)電機(jī)的反力矩改變轉(zhuǎn)子速度.在大風(fēng)時(shí),保持力矩, 槳距控制用于調(diào)節(jié)功率.5

二．基本知識(shí) 三.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的信號(hào)

(一)機(jī)組狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)

1．轉(zhuǎn)速

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的測(cè)量點(diǎn)有兩個(gè)：即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)和脫網(wǎng)，還可用于起動(dòng)超速保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值n1或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值n2時(shí)，超速保護(hù)動(dòng)作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)。

風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以相互校驗(yàn)。如果不符，則提示風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障。2．溫度

有8個(gè)點(diǎn)的溫度被測(cè)量，用于反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的工作狀況。這8個(gè)點(diǎn)包括：①齒輪箱油溫；②高速軸承溫度；③大發(fā)電機(jī)溫度；④小發(fā)電機(jī)溫度；⑤前主軸承溫度；⑥后主軸承溫度；⑦控制盤溫度(主要是晶閘管的溫度)；⑧控制器環(huán)境溫度。

由于溫度過高引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行，在溫度降至允許值時(shí)，仍可自動(dòng)起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行。

3．機(jī)艙振動(dòng)

為了檢測(cè)機(jī)組的異常振動(dòng)，在機(jī)艙上應(yīng)安裝振動(dòng)傳感器。傳感器由一個(gè)與微動(dòng)開關(guān)相連的鋼球及其支撐組成。異常振動(dòng)時(shí)，鋼球從支撐它的圓環(huán)上落下，拉動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，引起安全停機(jī)。重新起動(dòng)時(shí)，必須重新安裝好鋼球。

機(jī)艙后部還設(shè)有槳葉振動(dòng)探測(cè)器(TAC84系統(tǒng))。過振動(dòng)時(shí)將引起正常停機(jī)。4．電纜扭轉(zhuǎn)

由于發(fā)電機(jī)電纜及所有電氣、通信電纜均從機(jī)艙直接引入塔筒，直到地面控制柜。如果機(jī)艙經(jīng)常向一個(gè)方向偏航，會(huì)引起電纜嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)因此偏航系統(tǒng)還應(yīng)具備扭纜保護(hù)的功能。偏航齒輪上安有一個(gè)獨(dú)立的記數(shù)傳感器，以記錄相對(duì)初始方位所轉(zhuǎn)過的齒數(shù)。當(dāng)風(fēng)力機(jī)向一個(gè)方向持續(xù)偏航達(dá)到設(shè)定值時(shí)，表示電纜已被扭轉(zhuǎn)到危險(xiǎn)的程度，控制器將發(fā)出停機(jī)指令并顯示故障。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)并執(zhí)行順或逆時(shí)針解纜操作。為了提高可靠性，在電纜引入塔筒處(即塔筒頂部)，還安裝了行程開關(guān)，行程開關(guān)觸點(diǎn)與電纜相連，當(dāng)電纜扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)可直接拉動(dòng)行程開關(guān)，引起安全停機(jī)。

為了便于了解偏航系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，控制器可根據(jù)偏航記數(shù)傳感器的報(bào)告，以記錄相對(duì)初始方位所轉(zhuǎn)過的齒數(shù)顯示機(jī)艙當(dāng)前方位與初始方位的偏轉(zhuǎn)角度及正在偏航的方向。

5．機(jī)械剎車狀況

在機(jī)械剎車系統(tǒng)中裝有剎車片磨損指示器，如果剎車片磨損到一定程度，控制器將顯 示故障信號(hào)，這時(shí)必須更換剎車片后才能起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

在連續(xù)兩次動(dòng)作之間，有一個(gè)預(yù)置的時(shí)間間隔，使剎車裝置有足夠的冷卻時(shí)間，以免重復(fù)使用使剎車盤過熱。根據(jù)不同型號(hào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，也可用溫度傳感器來(lái)取代設(shè)置延時(shí)程序。這時(shí)剎車盤的溫度必須低于預(yù)置的溫度才能起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

6．油位

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的油位包括潤(rùn)滑油位、液壓系統(tǒng)油位。

(二)電力參數(shù)的監(jiān)測(cè)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要持續(xù)監(jiān)測(cè)的電力參數(shù)包括電網(wǎng)三相電壓、發(fā)電機(jī)輸出的三相電流、電網(wǎng)頻率、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)等。這些參數(shù)無(wú)論風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是處于并網(wǎng)狀態(tài)還是脫網(wǎng)狀態(tài)都被監(jiān)測(cè)，用于判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)條件、工作狀態(tài)及故障情況，還用于統(tǒng)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無(wú)功功率和總發(fā)電量。此外，還根據(jù)電力參數(shù)，主要是發(fā)電機(jī)有功功率和功率因數(shù)來(lái)確定補(bǔ)償電容的投入與切出。

1．電壓測(cè)量

電壓測(cè)量主要檢測(cè)以下故障：

(1)電網(wǎng)沖擊

相電壓超過450V 0.2s。

(2)過電壓

相電壓超過433V 50s。

(3)低電壓

相電壓低于329V 50s。

(4)電網(wǎng)電壓跌落

相電壓低于260V 0.1s。

(5)相序故障。

對(duì)電壓故障要求反應(yīng)較快。在主電路中設(shè)有過電壓保護(hù)，其動(dòng)作設(shè)定值可參考沖擊電壓整定保護(hù)值。發(fā)生電壓故障時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須退出電網(wǎng)，一般采取正常停機(jī)，而后根據(jù)情況進(jìn)行處理。

電壓測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理后可用于計(jì)算機(jī)組的功率和發(fā)電量的計(jì)算。

2．電流測(cè)量

關(guān)于電流的故障有：

(1)電流跌落

0.1s內(nèi)一相電流跌落80%。

(2)三相不對(duì)稱 三相中有一相電流與其他兩相相差過大，相電流相差25%，或在平均電流低于50A時(shí)，相電流相差50%。

(3)晶閘管故障

軟起動(dòng)期間，某相電流大于額定電流或者觸發(fā)脈沖發(fā)出后電流連續(xù)0.1s為0。

對(duì)電流故障同樣要求反應(yīng)迅速。通常控制系統(tǒng)帶有兩個(gè)電流保護(hù)即電流短路保護(hù)和過電流保護(hù)。電流短路保護(hù)采用斷路器，動(dòng)作電流按照發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路電流整定，動(dòng)作時(shí)間。0～0.5s。過電流保護(hù)由軟件控制，動(dòng)作電流按照額定電流的2倍整定，動(dòng)作時(shí)間1～3s。電流測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理后與電壓、功率因數(shù)合成為有功功率、無(wú)功功率及其他電力參數(shù)。

電流是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)需要持續(xù)監(jiān)視的參量，如果切人電流小于允許極限，則晶閘管導(dǎo)通角不再增大，當(dāng)電流開始下降后，導(dǎo)通角逐漸打開直至完全開啟。并網(wǎng)期間，通過電流測(cè)量可檢測(cè)發(fā)電機(jī)或晶閘管的短路及三相電流不平衡信號(hào)。如果三相電流不平衡超出允許范圍，控制系統(tǒng)將發(fā)出故障停機(jī)指令，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)。

3．頻率

電網(wǎng)頻率被持續(xù)測(cè)量。測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理與電網(wǎng)上、下限頻率進(jìn)行比較，超出時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)。

電網(wǎng)頻率直接影響發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)出力。

4．功率因數(shù)

功率因數(shù)通過分別測(cè)量電壓相角和電流相角獲得，經(jīng)過移相補(bǔ)償算法和平均值算法處理后，用于統(tǒng)計(jì)發(fā)電機(jī)有功功率和無(wú)功功率。

由于無(wú)功功率導(dǎo)致電網(wǎng)的電流增加，線損增大，且占用系統(tǒng)容量。因而送人電網(wǎng)的功率，感性無(wú)功分量越少越好，一般要求功率因數(shù)保持在0.95以上。為此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用了電容器補(bǔ)償無(wú)功功率?？紤]到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率常在大范圍內(nèi)變化，補(bǔ)償電容器一般按不同容量分成若干組，根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的大小來(lái)投入與切出。

這種方式投入補(bǔ)償電容時(shí)，可能造成過補(bǔ)償。此時(shí)會(huì)向電網(wǎng)輸入容性無(wú)功。

電容補(bǔ)償并未改變發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況。補(bǔ)償后，發(fā)電機(jī)接觸器上電流應(yīng)大于主接觸器電流。

(三)風(fēng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)

1．風(fēng)速

風(fēng)速通過機(jī)艙外的數(shù)字式風(fēng)速儀測(cè)得。計(jì)算機(jī)每秒采集一次來(lái)自于風(fēng)速儀的風(fēng)速數(shù)據(jù)；每10min計(jì)算一次平均值，用于判別起動(dòng)風(fēng)速(風(fēng)速v>3m/s時(shí)，起動(dòng)小發(fā)電機(jī)，v>8m/s起動(dòng)大發(fā)電機(jī))和停機(jī)風(fēng)速(v>25m/s)。安裝在機(jī)艙頂上的風(fēng)速儀處于風(fēng)輪的下風(fēng)向，本身并不精確，一般不用來(lái)產(chǎn)生功率曲線。

2．風(fēng)向

風(fēng)向標(biāo)安裝在機(jī)艙頂部?jī)蓚?cè)，主要測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙中心線的偏差角。一般采用兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)，以便互相校驗(yàn)，排除可能產(chǎn)生的誤信號(hào)。控制器根據(jù)風(fēng)向信號(hào)，起動(dòng)偏航系統(tǒng)。當(dāng)兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)不一致時(shí)，偏航會(huì)自動(dòng)中斷。當(dāng)風(fēng)速低于3m/s時(shí)，偏航系統(tǒng)不會(huì)起動(dòng)。

(四)各種反饋信號(hào)的檢測(cè)

控制器在以下指令發(fā)出后的設(shè)定時(shí)間內(nèi)應(yīng)收到動(dòng)作已執(zhí)行的反饋信號(hào)：①回收葉尖擾流器；②松開機(jī)械剎車；③松開偏航制動(dòng)器；④發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)及脫網(wǎng)后的轉(zhuǎn)速降落信號(hào)。否則將出現(xiàn)相應(yīng)的故障信號(hào)，執(zhí)行安全停機(jī)。

四．控制系統(tǒng)系統(tǒng)工程實(shí)例

．控制箱 1

2．軸箱

．蓄電池箱

輪轂中變槳控制柜實(shí)際照片，周邊三個(gè)蘭色的是變槳伺服電機(jī)

變槳系統(tǒng)連線示意圖

將電池柜、配電柜用支架固定在圖中所示的位置

編碼器

變槳角度限位開關(guān)

帶加熱裝置的超聲波矢量風(fēng)速風(fēng)向儀，側(cè)面為航空警示燈。

風(fēng)電設(shè)備項(xiàng)目

澆鑄式滑環(huán)系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)精巧，尤其是可行的執(zhí)行件和外直徑的比例優(yōu)化以及耐振性強(qiáng)等特性。澆鑄式滑環(huán)系統(tǒng)有碳彈簧絲和金彈簧絲兩種型號(hào)可供選用。結(jié)構(gòu)精巧基礎(chǔ)上的高度集成是帶有金彈簧絲刷的滑環(huán)系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。通常應(yīng)用于機(jī)床設(shè)備、絞線機(jī)和風(fēng)電系統(tǒng)中。

澆鑄式滑環(huán)系統(tǒng)，30 路金彈簧絲型號(hào) 路 400 V 直流電，50 A 3 路 230 V，10 A 2 路 24 V 直流電，7.5 A 24 路 24 V 直流電，1 A 碳和金彈簧絲型號(hào)的滑環(huán)系統(tǒng)組件 路 400 V 交流電，80 A 4 路 230 V 交流電，16 A 6 路 24 V 交流電，16 A 15 路 24 V 交流電，1 A 32

五.“1.5MW變槳伺服控制系統(tǒng)”的開發(fā)設(shè)計(jì)

近年來(lái)，由于油價(jià)一路攀升,發(fā)展風(fēng)能等清潔再生能源越來(lái)越受到國(guó)家的重視和大力扶持.按照國(guó)家規(guī)劃，未來(lái)１５年我國(guó)風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)份額將高達(dá)１４００億元至２１００億元.另一方面,由于我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造尚處于起步階段, 國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備的產(chǎn)能偏小,無(wú)奈只能化高價(jià)購(gòu)買進(jìn)口風(fēng)機(jī)和部件,嚴(yán)重影響了我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展.就電變槳伺服控制系統(tǒng)而言,目前尚未有國(guó)產(chǎn)電變槳控制系統(tǒng)的報(bào)道,國(guó)內(nèi)大型風(fēng)機(jī)幾乎均采用國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品.由于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格高(每套變槳系統(tǒng)約需35～40萬(wàn)人民幣),訂貨周期長(zhǎng),同時(shí)國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》中明確規(guī)定：風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要達(dá)到７０％以上，不滿足設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要求的風(fēng)電場(chǎng)不允許建設(shè).因此風(fēng)電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化已是大勢(shì)所趨﹑當(dāng)務(wù)之急,也是風(fēng)電設(shè)備制造廠商責(zé)無(wú)旁貸的責(zé)任.技術(shù)分析

變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪槳葉可以有以下幾種工作狀態(tài): 1.靜止?fàn)顟B(tài): 變距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí),節(jié)距角為90°,這時(shí)氣流對(duì)槳葉不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩.2.起動(dòng)狀態(tài):當(dāng)風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)風(fēng)速時(shí),控制系統(tǒng)控制槳葉向0°方向轉(zhuǎn)動(dòng),直到氣流對(duì)槳葉產(chǎn)生一定的攻角, 風(fēng)輪開始起動(dòng)(一般先調(diào)節(jié)槳距角到45°，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時(shí)，再調(diào)節(jié)到0°，直到風(fēng)力機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并網(wǎng)發(fā)電).3.并網(wǎng)發(fā)電:為確保并網(wǎng)平穩(wěn),對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生盡可能小的沖擊,變槳距系統(tǒng)可以在一定時(shí)間內(nèi),保持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速附近,以便尋找最佳時(shí)機(jī)并網(wǎng)

33(例如在同步轉(zhuǎn)速±10 r/min內(nèi)持續(xù)1S, 發(fā)電機(jī)切入電網(wǎng)).4.額定功率以下運(yùn)行:傳統(tǒng)的控制方法是在運(yùn)行過程中，當(dāng)輸出功率小于額定功率時(shí)，槳距角保持在0°位置不變，不作任何調(diào)節(jié)；另一種方法是采用以

Vestas為代表的所謂OptitiP技術(shù)，即根據(jù)風(fēng)速的大小，按照最佳葉尖速比曲線確定葉片的節(jié)距角，優(yōu)化輸出功率。

5.額定功率運(yùn)行時(shí):當(dāng)風(fēng)速達(dá)到或超過額定風(fēng)速后,發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)入額定功率狀態(tài)，變槳控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的變化調(diào)整槳距角的大小，槳葉節(jié)距朝迎風(fēng)面積減小或增大的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,使發(fā)電機(jī)的輸出功率保持在額定功率。

6.脫網(wǎng):當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要脫離電網(wǎng)時(shí), 變槳系統(tǒng)可以先轉(zhuǎn)動(dòng)葉片,使發(fā)電機(jī)減小輸出功率,當(dāng)功率減小到0時(shí), 發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)脫開,以避免發(fā)電機(jī)突甩負(fù)載的過程.7.緊急停機(jī):如遇到電網(wǎng)突然斷電或其它緊急情況停機(jī), 變槳伺服系統(tǒng)可以通過自備的UPS短暫供電,以便變槳系統(tǒng)完成收槳及采取予定的其它安全措施.34 開發(fā)內(nèi)容: 根據(jù)以上分析,變槳伺服系統(tǒng)應(yīng)包括如下內(nèi)容: 伺服電機(jī)(帶碼盤)---------------(外購(gòu))伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)--------------------(采用通用伺服系統(tǒng)改造)伺服控制系統(tǒng)--------------------(采用PLC控制,自行設(shè)計(jì)和制作)

現(xiàn)場(chǎng)總線接口和通訊協(xié)議----(與主控制器通訊,接收主控制器給出的目標(biāo)位

置﹑定位速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向等給定值,同時(shí)將變

槳伺服系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)發(fā)送給主控制器)

UPS電源--------------------------(UPS電源及電池充電控制﹑電池狀態(tài)監(jiān)視,緊

急情況下電池供電運(yùn)行相關(guān)的管理.-------------選購(gòu)或自行設(shè)計(jì)制作)

幾種的變槳系統(tǒng)比較

變槳系統(tǒng)是現(xiàn)代大型風(fēng)機(jī)的重要組成部分.變槳伺服控制系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的外環(huán),在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制中起著十分重要的作用.它控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片節(jié)距角可以隨風(fēng)速的大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié).在低風(fēng)速起動(dòng)時(shí),槳葉節(jié)距可以轉(zhuǎn)到合適的角度,使風(fēng)輪具有最大的起動(dòng)力矩;當(dāng)風(fēng)速過高時(shí),通過調(diào)整槳葉節(jié)距,改變氣流對(duì)葉片的攻角,從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩,使發(fā)電機(jī)功率輸出保持穩(wěn)定.35 電變槳伺服控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制的專用伺服系統(tǒng),根據(jù)所用電機(jī)可以分為直流伺服和交流伺服兩種類型.直流型電變槳伺服控制系統(tǒng)(以SSB生產(chǎn)的直流型變槳伺服控制系統(tǒng)為例)變槳系統(tǒng)主要由PLC﹑可逆直流調(diào)速裝置﹑直流電機(jī)﹑絕對(duì)式位置編碼器等組成,并由蓄電池作為后備電源.PLC組成變槳的控制系統(tǒng),它通過現(xiàn)場(chǎng)總線(例如CAN總線)和主控制系統(tǒng)通信,接受主控制系統(tǒng)的指令(主要是槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和角度指令),并控制可逆直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),帶動(dòng)槳葉朝要求的方向和角度轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)PLC還負(fù)責(zé)蓄電池的充電控制﹑蓄電池電壓的監(jiān)控等輔助控制.SSB的直流型變槳系統(tǒng)主要由以下特點(diǎn):

⑴ 采用串激直流電機(jī),起動(dòng)力矩大.對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)重達(dá)數(shù)噸﹑直徑數(shù)十米的葉片有好處;

⑵ 由于采用直流無(wú)級(jí)調(diào)速,低速性能好;

⑶ 不允許空載運(yùn)行,否則會(huì)引起“飛車”;

⑷ 電機(jī)有碳刷,維修困難;

⑸ 加后備電池比較方便.交流型電變槳伺服控制系統(tǒng)(以LUST生產(chǎn)的交流型變槳伺服控制系統(tǒng)為例)變槳系統(tǒng)主要由PLC﹑交流伺服系統(tǒng)﹑交流伺服電機(jī)﹑絕對(duì)式位置編碼器等組成,并由UPS作為后備電源.控制原理與直流型大同小異.LUST的交流型變槳系統(tǒng)主要由以下特點(diǎn):

⑴ 采用交流永磁同步電機(jī)或交流異步電機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單﹑維修工作量小;

⑵ 代表了伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展方向;⑶ 必須加UPS;以便在電網(wǎng)突然斷電或其它緊急情況停機(jī)時(shí), 變槳伺服系

統(tǒng)可以通過自備的UPS短暫供電,使變槳系統(tǒng)完成收槳及采取予定的其它安全措施.設(shè)計(jì)方案

通過以上分析,我們可以知道,變槳系統(tǒng)主要由用PLC作控制器的變槳控制系統(tǒng)﹑利用編碼器構(gòu)成位置閉環(huán)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和通過減速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)槳葉的伺服電機(jī)等組成.結(jié)構(gòu)上分成一個(gè)控制箱﹑三個(gè)軸箱﹑三個(gè)蓄電池箱共七個(gè)電氣箱.在方案設(shè)計(jì)時(shí)我們遵循以下幾點(diǎn): 1． 盡量利用市場(chǎng)上現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品,進(jìn)行應(yīng)用性開發(fā)(例如變槳伺服系統(tǒng),我們準(zhǔn)備采用通用伺服系統(tǒng)改造的辦法,而不是自己來(lái)開發(fā)一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng));2． 一方面我們要在消化﹑吸收的基礎(chǔ)上,參考﹑借鑒國(guó)外同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì),另一方面也不能完全照搬﹑仿造,必須根據(jù)我們的實(shí)際情況進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和元器件選型;3． 具備與國(guó)外同類產(chǎn)品相同的功能,性能滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)的要求;4． 采用與國(guó)外同類產(chǎn)品相同的總線接口和通訊協(xié)議;5． 外形尺寸和安裝方式與國(guó)外同類產(chǎn)品具有互換性.根據(jù)以上幾點(diǎn),我們分別設(shè)計(jì)了直流和交流兩種變槳控制系統(tǒng)的技術(shù)方案,現(xiàn)分述如下: ㈠ 直流型電變槳伺服控制系統(tǒng)

直流型電變槳伺服控制系統(tǒng)的電氣原理圖見附圖1～圖3所示.變槳控制器采用西門子S7—300型PLC,其軟件和硬件配置見附圖7.其他主要部件及開發(fā)

方式如下: 1.直流伺服電機(jī)-------------------(選購(gòu).帶一個(gè)測(cè)速發(fā)電機(jī)和二個(gè)絕對(duì)值位置編

碼

器,分別用作速度反饋和位置反饋)2.直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)-------------(采用通用直流伺服系統(tǒng)改造及設(shè)置伺服驅(qū)動(dòng)

器參數(shù))

3.伺服控制系統(tǒng)--------------------(采用PLC作控制器,自行進(jìn)行端口配置和控制

程序設(shè)計(jì),包括選定現(xiàn)場(chǎng)總線接口類型﹑確定通訊內(nèi)容和通訊協(xié)議)

4.蓄電池-----------------------------(確定電池電壓及Ah數(shù)并選購(gòu))5.充電機(jī)及電池狀態(tài)監(jiān)控--------(選購(gòu)或自行開發(fā))㈡交流型電變槳伺服控制系統(tǒng)

交流型電變槳伺服控制系統(tǒng)的電氣原理圖見附圖4～圖6所示.變槳控制器采用西門子S7—300型PLC,其軟件和硬件配置見附圖7.其他主要部件及開發(fā)方如下: 1.交流伺服電機(jī)--------------------(選購(gòu).帶二個(gè)絕對(duì)值位置編碼,分別用作速度

反饋和位置反饋,同時(shí)便于消除例如由機(jī)械間隙引起的定位誤差.)2.交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)-------------(采用通用交流伺服系統(tǒng)改造及設(shè)置伺服驅(qū)動(dòng)

器參數(shù))

3.伺服控制系統(tǒng)--------------------(采用PLC作控制器,自行進(jìn)行端口配置和控制

程序設(shè)計(jì), 包括選定現(xiàn)場(chǎng)總線接口類型﹑確定

通訊內(nèi)容和通訊協(xié)議)

4.UPS電源--------------------------(選購(gòu))

5.充電機(jī)及電池狀態(tài)監(jiān)控--------(選購(gòu)或自行開發(fā))主要技術(shù)性能指標(biāo): ㈠ 伺服電機(jī)

8.額定轉(zhuǎn)速 2000 rpm 9.額定輸出電流 17A 10.額定轉(zhuǎn)矩 16.0 Nm 11.電源電壓 12.絕緣等級(jí) F13.冷卻方式 14.防護(hù)等級(jí) IP64 15.環(huán)境溫度 9.制動(dòng)裝置 10.編碼器

㈡伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

1.額定輸出功率 7.5KW 2.額定輸出電流 24A 3.額定輸出電壓 34.輸入電壓 35.過載能力 43A/306.冷卻方式

三相AC380V 級(jí) 自然冷卻 －25℃～＋40℃ 選件

絕對(duì)值位置編碼器 ×0---400V(AC)

×AC380V(－25％～＋10％)秒

散熱器外置自然冷卻

7.防護(hù)等級(jí) IP24或更高 8.環(huán)境溫度 －25℃～＋40℃ 9.制動(dòng)電阻 外加 10.配置現(xiàn)場(chǎng)總線 CAN總線

11.保護(hù)功能 電機(jī)三相短路保護(hù)﹑過載保護(hù)﹑電源過壓保護(hù)

﹑電源欠壓保護(hù)﹑電機(jī)超速保護(hù)等.㈢UPS電源 電網(wǎng)停電后保持供電1分鐘,瞬時(shí)切換.注:其中電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩需總體設(shè)計(jì)確認(rèn)或提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù).開發(fā)步驟

1.工程化設(shè)計(jì)(包括分別設(shè)計(jì)控制箱及軸箱主回路和控制回路的電氣原理圖﹑元器件排列布置圖﹑接線表);2.元器件選型并提出材料清單;3.控制箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(該項(xiàng)設(shè)計(jì)需領(lǐng)導(dǎo)另行安排人員進(jìn)行)4.編制PLC控制程序和通訊程序;5.伺服系統(tǒng)參數(shù)整定及模擬調(diào)試;6.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 7.改進(jìn)設(shè)計(jì)并定型

六.風(fēng)機(jī)防雷

風(fēng)向標(biāo)

風(fēng)速儀

單翼風(fēng)向傳感器

風(fēng)向感應(yīng)器為單翼風(fēng)標(biāo)（見圖9.5）。當(dāng)風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)格雷碼盤（常用七位，分辨率為2.8°），按照碼盤切槽的設(shè)計(jì)，碼盤每轉(zhuǎn)動(dòng)2.8°，光電管組就會(huì)產(chǎn)生新的七位并行格雷碼輸出。風(fēng)杯風(fēng)速傳感器

風(fēng)速傳感器采用三杯式感應(yīng)器，風(fēng)杯由碳纖維增強(qiáng)塑料制成（見圖9.5）。當(dāng)風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)同軸的多齒截光盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使下面的光敏三極管有時(shí)接收到上面發(fā)光二極管發(fā)射的光線而導(dǎo)通，有時(shí)接收不到上面發(fā)光二極管照射來(lái)的光線而截止。這樣就能得到與風(fēng)杯轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，經(jīng)換算后就能得出實(shí)際風(fēng)速值。

振動(dòng)監(jiān)測(cè)

扭纜開關(guān)

七.風(fēng)機(jī)安全系統(tǒng)

根據(jù)IEC61400-1(風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)條件),風(fēng)機(jī)安全系統(tǒng)有三個(gè)特點(diǎn): ⑴安全系統(tǒng)獨(dú)立于主控系統(tǒng)之外;⑵控制級(jí)別高于主控系統(tǒng);⑶安全系統(tǒng)一旦被觸發(fā), 安全系統(tǒng)能夠單獨(dú)(而不是通過主控系統(tǒng))發(fā)出緊急停機(jī)(緊急順槳)和/或從電網(wǎng)斷開的指令.八.風(fēng)場(chǎng)SCADA

第二篇：智能化會(huì)議室控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

智能化會(huì)議室控制系統(tǒng)

智能燈光照明系統(tǒng)

1、主持人可以用手中的遙控器控制任意一路燈光，實(shí)現(xiàn)一鍵場(chǎng)景模式。

2、一鍵式燈光場(chǎng)景控制：按下遙控器上的場(chǎng)景鍵，可以設(shè)置如下燈光場(chǎng)景： 集體會(huì)議場(chǎng)景燈光：燈光路數(shù)開啟較多，光線相對(duì)充足，營(yíng)造熱烈的會(huì)議氣氛。投影播放場(chǎng)景燈光：主光源開啟較少，或者不開啟。輔光源或者局部燈帶作為主光源。投影關(guān)閉場(chǎng)景燈光：主光源開啟較多，或者全開。投影機(jī)投影幕等收起。

會(huì)議休息場(chǎng)景燈光：主光源開啟較少，光源照度介于上述兩種照度之間，營(yíng)造輕松舒適的燈光效果。

常用場(chǎng)景燈光：開啟幾個(gè)主要的主光源，保證會(huì)議準(zhǔn)備或者清潔等工作的照度。

3、感應(yīng)燈光

主席臺(tái)感應(yīng)燈光，實(shí)現(xiàn)主席臺(tái)就座人員在接近主席臺(tái)時(shí)，主席臺(tái)指定的燈光會(huì)自動(dòng)開啟。會(huì)議人員進(jìn)入會(huì)議室時(shí)，門口燈光會(huì)自動(dòng)開啟。

4、電話遠(yuǎn)程控制

通過電話遠(yuǎn)程控制會(huì)議室燈光啟動(dòng)或關(guān)閉，開起和關(guān)閉機(jī)房會(huì)議擴(kuò)音系統(tǒng)、攝錄系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等等設(shè)備電源，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

投影儀智能控制系統(tǒng)

會(huì)議室中投影儀需要播放時(shí)，在遙控器上按下投影播放場(chǎng)景鍵，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)如下關(guān)聯(lián)動(dòng)作：投影儀自動(dòng)通電，會(huì)議室燈光自動(dòng)由會(huì)議場(chǎng)景燈光切換到投影播放場(chǎng)景燈光。各路燈光有的關(guān)閉，有的自動(dòng)調(diào)整到柔和狀態(tài)。投影幕布自動(dòng)徐徐落下，各路窗簾自動(dòng)緩緩拉上。至此，主持人開始播放投影。

投影播放完畢后，按下投影關(guān)閉場(chǎng)景鍵，燈光自動(dòng)恢復(fù)到會(huì)議燈光模式，投影儀自動(dòng)斷電。幕布徐徐卷起，窗簾漸漸開起，保證光線充足和空氣清新。

智能電動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)

①可以在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)，自動(dòng)開啟和關(guān)閉。如：早上7點(diǎn)，自動(dòng)開啟，晚上7點(diǎn)自動(dòng)關(guān)閉，做到防風(fēng)、防塵、防曬。

②配合投影播放、場(chǎng)景燈光自動(dòng)開啟和關(guān)閉。

③可以遠(yuǎn)程電話或手機(jī)開啟和關(guān)閉窗簾。

智能安防監(jiān)控系統(tǒng)

電視、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議室中有很多貴重設(shè)備和保密圖象資料。在會(huì)議室的門窗安裝攝像頭，管理員離開會(huì)議室的時(shí)候只需要按下警戒器上的一個(gè)按紐，就可以一鍵設(shè)防。只要盜賊一進(jìn)入防區(qū)，就會(huì)警鈴大作，燈光通亮，嚇退盜賊。與此同時(shí)，安防設(shè)備還可以聯(lián)動(dòng)智能控制系統(tǒng)自動(dòng)撥打電話給相關(guān)管理人員。

同時(shí)，如果管理人員關(guān)門的時(shí)候忘記設(shè)防，還可以通過電話手機(jī)等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置

第三篇：酒店客房控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

酒店客房控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

普杰物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)控制、通訊、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，基于客房?jī)?nèi)的智能控制器構(gòu)成專用的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)酒店客房的安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、智能燈光系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)等進(jìn)行智能化管理與控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)客房狀態(tài)、賓客需求、服務(wù)狀況以及設(shè)備情況等，協(xié)助酒店對(duì)客房設(shè)備及內(nèi)部資源進(jìn)行實(shí)時(shí)控制分析。

酒店客房控制系統(tǒng)包括通信管理軟件、客房網(wǎng)絡(luò)控制組件/設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備三個(gè)部分，采用成熟的以太網(wǎng)TCP/IP通信協(xié)議或CAN總線協(xié)議，所有客房控制信息以C/S（客戶/服務(wù)器）模式運(yùn)行，保證了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

在酒店客房智能控制系統(tǒng)中，所有通過該系統(tǒng)控制的客房?jī)?nèi)受控設(shè)備既可由賓客在客房?jī)?nèi)進(jìn)行本地控制，也可由經(jīng)過授權(quán)的酒店工作人員在酒店局域網(wǎng)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)終端上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置和控制。

酒店客房控制系統(tǒng)提供了多種解決方案，包括一體化主機(jī)客房控制系統(tǒng)、模塊化主機(jī)客房控制系統(tǒng)、CAN總線客房控制系統(tǒng)，無(wú)線主機(jī)客房控制系統(tǒng)，全面覆蓋星級(jí)酒店客房控制系統(tǒng)的不同需求。

酒店客房智能控制系統(tǒng)集智能燈光控制、空調(diào)控制、服務(wù)控制與管理功能于一體，具有智能化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)范化、模塊化、易擴(kuò)展等特點(diǎn)，融入了科學(xué)的管理思想與先進(jìn)的管理手段，幫助酒店各級(jí)管理人員和服務(wù)人員對(duì)酒店運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大量動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的分析處理，使酒店管理由經(jīng)驗(yàn)管理走向科學(xué)管理。

酒店客房控制系統(tǒng)的節(jié)能功效對(duì)酒店經(jīng)濟(jì)效益所帶來(lái)的貢獻(xiàn)可以立刻體現(xiàn)在酒店財(cái)務(wù)報(bào)表中。無(wú)論對(duì)于新建酒店還是酒店改造項(xiàng)目，酒店客房控制系統(tǒng)都是您最好的選擇。

第四篇：四風(fēng)簡(jiǎn)介

“四風(fēng)”簡(jiǎn)介

四風(fēng)指形式主義、官僚主義、享樂主義和奢靡之風(fēng)。由習(xí)近平在2013年6月18日在北京召開的中國(guó)共產(chǎn)黨的群眾路線教育實(shí)踐活動(dòng)工作會(huì)議上提出。四風(fēng)問題是違背中國(guó)共產(chǎn)黨的性質(zhì)和宗旨的，是當(dāng)前群眾深惡痛絕、反映最強(qiáng)烈的問題，也是損害黨群干群關(guān)系的重要根源。

第五篇：風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)

作者：中國(guó)科學(xué)院電工研究所 李建林 張雷 鄂春良來(lái)源：賽爾電力自動(dòng)化 總第78期摘要：在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，變槳距控制技術(shù)關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，影響風(fēng)力機(jī)的使用壽命，通過控制槳距角使輸出功率平穩(wěn)、減小轉(zhuǎn)矩振蕩、減小機(jī)艙振蕩，不但優(yōu)化了輸出功率，而且有效的降低的噪音，穩(wěn)定發(fā)電機(jī)的輸出功率，改善槳葉和整機(jī)的受力狀況。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)比定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有更好的風(fēng)能捕捉特性，現(xiàn)代的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多采用變槳距控制。本文針對(duì)國(guó)外某知名風(fēng)電公司液壓變槳距風(fēng)力機(jī)，采用可編程控制器(PLC)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變槳距控制器。這種變槳控制器具有控制方式靈活，編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。本文介紹了液壓變槳距系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計(jì)了變槳控制器的軟件系統(tǒng)。最后在國(guó)外某知名風(fēng)電公司風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上做了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了將該變槳距控制器可以在變槳距風(fēng)力機(jī)上安全、穩(wěn)定運(yùn)行的。

關(guān)鍵詞：變槳距；風(fēng)力發(fā)電機(jī)；可編程控制器

1引言

隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)越性顯得更加突出：既能提高風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的可靠性，又能保證高的風(fēng)能利用系數(shù)和不斷優(yōu)化的輸出功率曲線。采用變槳距機(jī)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)可使葉輪重量減輕，使整機(jī)的受力狀況大為改善，使風(fēng)電機(jī)組有可能在不同風(fēng)速下始終保持最佳轉(zhuǎn)換效率，使輸出功率最大，從而提高系統(tǒng)性能。隨著風(fēng)電機(jī)組功率等級(jí)的增加，采用變槳距技術(shù)已是大勢(shì)所趨。目前變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有兩種：液壓變槳距和電動(dòng)變槳距，按其控制方式可分為統(tǒng)一變槳和獨(dú)立變槳兩種。在統(tǒng)一變槳基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的獨(dú)立變槳距技術(shù)，每支葉片根據(jù)自己的控制規(guī)律獨(dú)立地變化槳距角，可以有效解決槳葉和塔架等部件的載荷不均勻問題，具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、易于施加各種控制、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)的歡迎。

兆瓦級(jí)變速恒頻變槳距風(fēng)電機(jī)組是目前國(guó)際上技術(shù)比較先進(jìn)的風(fēng)力機(jī)型，從今后的發(fā)展趨勢(shì)看，必然取代定槳距風(fēng)力機(jī)而成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主力機(jī)型。其中變槳距技術(shù)在變速恒頻風(fēng)力機(jī)研究中占有重要地位，是變速恒頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提條件。研究這種技術(shù)，提高風(fēng)電機(jī)組的柔性，延長(zhǎng)機(jī)組的壽命，是目前國(guó)外研究的熱點(diǎn)，但是國(guó)內(nèi)對(duì)此研究甚少，對(duì)這一前瞻性課題進(jìn)行立項(xiàng)資助，掌握具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的獨(dú)立變槳控制技術(shù)，對(duì)于打破發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)先進(jìn)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的壟斷，促進(jìn)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

為了獲得足夠的起在變槳距系統(tǒng)中需要具有高可靠性的控制器，本文中采用了OMRON公司的CJ1M系列可編程控制器作為變槳距系統(tǒng)的控制器，并設(shè)計(jì)了PLC軟件程序，在國(guó)外某知名風(fēng)電公司風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上作了實(shí)驗(yàn)。

2變槳距風(fēng)力機(jī)及其控制方式

變槳距調(diào)速是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要的調(diào)速方式之一，如圖1所示為變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)圖。調(diào)速裝置通過增大槳距角的方式減小由于風(fēng)速增大使葉輪轉(zhuǎn)速加快的趨勢(shì)。當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，變槳距液壓缸動(dòng)作，推動(dòng)葉片向槳距角增大的方向轉(zhuǎn)動(dòng)使葉片吸收的風(fēng)能減少，維持風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)，實(shí)行相反操作，實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪吸收的功率能基本保持恒定。液壓控制系統(tǒng)具有傳動(dòng)力矩大、重量輕、剛度大、定位精確、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠保證更加快速、準(zhǔn)確地把葉片調(diào)節(jié)至預(yù)定節(jié)距[4][5]。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和運(yùn)行的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變距裝置大多采用液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力系統(tǒng)。

圖1變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)圖

如圖2所示為變槳距控制器的原理框圖。在發(fā)動(dòng)機(jī)并入電網(wǎng)之前由速度控制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)進(jìn)行變槳距控制，根據(jù)轉(zhuǎn)速及風(fēng)速信號(hào)來(lái)確定槳葉處于待機(jī)或順槳位置；發(fā)動(dòng)機(jī)并入電網(wǎng)之后，功率控制器起作用，功率調(diào)節(jié)器通常采用PI（或PID）控制，功率誤差信號(hào)經(jīng)過PI運(yùn)算后得到槳距角位置。

圖2變槳距風(fēng)力機(jī)控制框圖

當(dāng)風(fēng)力機(jī)在停機(jī)狀態(tài)時(shí)，槳距角處于90°的位置，這時(shí)氣流對(duì)槳葉不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；當(dāng)風(fēng)力機(jī)由停機(jī)狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)時(shí)，槳距角由90°以一定速度（約1°/s）減小到待機(jī)角度（本系統(tǒng)中為15°）；若風(fēng)速達(dá)到并網(wǎng)風(fēng)速，槳距角繼續(xù)減小到3°（槳距角在3°左右時(shí)具有最佳風(fēng)能吸收系數(shù)）；發(fā)電機(jī)并上電網(wǎng)后，當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，使槳距角保持在3°不變；當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，根據(jù)功率反饋信號(hào)，控制器向比例閥輸出-10V－+10V電壓，控制比例閥輸出流量的方向和大小。變槳距液壓缸按比例閥輸出的流量和方向來(lái)操縱葉片的槳距角，使輸出功率維持在額定功率附近。若出現(xiàn)故障或有停機(jī)命令時(shí)，控制器將輸出迅速順槳命令，使得風(fēng)力機(jī)能快速停機(jī)，順槳速度可達(dá)20°/s。

3變槳控制器的設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成本文實(shí)驗(yàn)中采用國(guó)外某知名風(fēng)電公司風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其額定功率550KW，采用液壓變槳系統(tǒng)，液壓變槳系統(tǒng)原理圖如圖３所示。從圖３中可以看出，通過改變液壓比例閥的電壓可以改變進(jìn)槳或退槳速度，在風(fēng)力機(jī)出現(xiàn)故障或緊急停機(jī)時(shí)，可控制電磁閥J-B閉合、J-A和J-C打開，使儲(chǔ)壓罐1中的液壓油迅速進(jìn)入變槳缸，推動(dòng)槳葉達(dá)到順槳位置（90°）。

圖３.液壓變槳距控制系統(tǒng)原理圖

本系統(tǒng)中采用OMRON公司的CJ1M系列PLC。發(fā)電機(jī)的功率信號(hào)由高速功率變送器以模擬量的形式（0～10V對(duì)應(yīng)功率0～800KW）輸入到PLC，槳距角反饋信號(hào)（0～10V對(duì)應(yīng)槳距角0～90°）以模擬量的形式輸入到PLC的模擬輸入單元；液壓傳感器1、2也要以模擬量的形式輸入。在這里選用了4路模擬量的輸入單元CJ1W-AD041；模擬量輸出單元選用CJ1W-DA021,輸出信號(hào)為-10V～+10V，將信號(hào)輸出到比例閥來(lái)控制進(jìn)槳或退槳速度；為了測(cè)量發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，選用高速計(jì)數(shù)單元CJW-CT021，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過檢測(cè)與發(fā)電機(jī)相連的光電碼盤，每轉(zhuǎn)輸出10個(gè)脈沖，輸入給計(jì)數(shù)單元CJW-CT021。

3.2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的主要功能都是由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)滿足風(fēng)力機(jī)起動(dòng)條件時(shí)，PLC發(fā)出指令使葉片槳距角從90°勻速減小；當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后PLC根據(jù)反饋的功率進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，在額定風(fēng)速之下保持較高的風(fēng)能吸收系數(shù)，在額定風(fēng)速之上，通過調(diào)整槳距角使輸出功率保持在額定功率上。在有故障停機(jī)或急停信號(hào)時(shí)，PLC控制電磁閥J-A和J-C打開，J-B關(guān)閉，使得葉片迅速變到槳距角為90°的位置。

風(fēng)力機(jī)起動(dòng)時(shí)變槳控制程序流程如圖4所示。當(dāng)風(fēng)速高于起動(dòng)風(fēng)速時(shí)PLC通過模擬輸出單元向比例閥輸出1.8V電壓，使葉片以0.9°/s的速度變化到15°。此時(shí)，若發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于800r/min或者轉(zhuǎn)速持續(xù)一分鐘大于700r/min，則槳葉繼續(xù)進(jìn)槳到3°位置。PLC檢測(cè)到高速計(jì)數(shù)單元的轉(zhuǎn)速信號(hào)大于1000r/min時(shí)發(fā)出并網(wǎng)指令。若槳距角在到達(dá)3°后2分鐘未并網(wǎng)則由模擬輸出單元給比例閥輸出-4.1V電壓，使槳距角退到15°位置。