风力发电机组的控制系统
风力发电机组的控制系统
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风力发电机组控制系统 的优化与改进
控制策略优化
优化控制策略是提高风力发电机组 效率的关键。
控制策略的优化主要涉及对风电机组 的启动、运行和停机阶段的控制逻辑 进行改进，以更好地适应风速的变化 ，提高发电效率和稳定性。
传感器优化
优化传感器是提高风力发电机组控制精度的必要步骤。
通过改进传感器的设计、提高其精度和可靠性，可以更准确地检测风速、风向、 温度、压力等参数，为控制系统提供更准确的数据，从而提高发电效率。
能源设备进行互联互通，实现能源的优化利用和节能减排。
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偏航控制
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偏航控制是风力发电机组控制系统中的另一项关键技术， 其目的是在风向变化时，自动调整机组的朝向，以保持最 佳的捕风角度。
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偏航控制通过实时监测风向和发电机组的朝向，采用适当 的控制算法，自动调节机组的偏航机构，以实现最佳的捕 风效果。
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常用的偏航控制算法包括：基于风向标的偏航控制、基于 扭矩传感器的偏航控制和基于GPS的偏航控制等。这些算 法能够根据风向的变化情况，自动调整机组的朝向，使其 始终保持在最佳的捕风角度。
是整个控制系统的核心，负责接收传 感器数据、执行控制算法并驱动执行 机构。
I/O模块
用于接收和发送信号，实现与传感器 和执行机构之间的通信。
人机界面
提供操作员与控制系统之间的交互界 面，显示机组状态和参数。
数据存储器
用于存储运行数据，便于故障分析和 优化运行。
控制算法
最大功率跟踪算法
载荷限制算法
根据风速传感器数据，自动调整发电机转 速和桨距角，使机组始终在最佳效率下运 行。
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桨距调节机构
根据控制系统的指令，调整风轮桨 距角。
风力发电机组的控制系统设计与仿真
风力发电机组的控制系统设计与仿真一、引言风力发电作为可再生能源的一种重要形式，受到越来越多国家和地区的广泛关注和重视。
风力发电机组的控制系统对于提高发电效率和确保机组安全稳定运行具有至关重要的作用。
本文旨在介绍风力发电机组的控制系统设计和仿真，并探讨其在风力发电行业中的重要性和应用前景。
二、控制系统设计1. 控制系统架构风力发电机组的控制系统通常包括主控制器、传感器、执行器和通信模块等组成部分。
其中，主控制器负责整个系统的运行控制和监测；传感器用于采集风速、转矩、温度等参数；执行器控制叶片角度、转速等；通信模块用于与外部网络进行数据交互。
2. 控制策略风力发电机组的控制策略包括风轮转速控制、叶片角度控制和电网连接控制等。
其中，风轮转速控制可以通过调整叶片角度和变桨控制实现，以优化风轮在不同风速下的转速；叶片角度控制可以根据风速和转速等参数进行自适应调整，以达到最佳发电性能；电网连接控制包括对电力系统的稳定性和功率因数等进行监测和调整。
3. 仿真模型设计为了对风力发电机组的控制系统进行仿真验证，需要建立相应的仿真模型。
仿真模型应包括风速、转速、叶片角度和发电功率等参数，并结合风场条件和机组特性进行模拟。
在仿真过程中，可以通过改变参数和策略，评估不同控制系统设计对机组性能的影响，并找出最优解。
三、仿真应用与优化1. 性能评估通过仿真模型，可以对不同控制系统设计的风力发电机组进行性能评估。
包括发电效率、稳定性和可靠性等方面的指标。
根据评估结果，可以对控制系统进行优化设计，提高发电机组的整体性能。
2. 变桨控制优化变桨控制是风力发电机组中的重要环节，直接影响着叶片的角度和风轮的转速。
通过仿真模型，可以对不同变桨控制策略进行比较和优化。
例如，调整叶片角度的时机和角度范围，以提高风力发电机组的发电效率和稳定性。
3. 智能优化算法应用利用智能优化算法，可以对风力发电机组的控制系统进行优化设计。
例如，遗传算法、模糊控制和人工神经网络等算法可以结合仿真模型，寻求最佳的控制策略和参数配置，以提高机组的发电效率和适应性。
风力发电机组的控制与监测系统
风力发电机组的控制与监测系统引言：风力发电作为一种可再生能源的重要形式，正逐渐成为全球能源结构转型的重要组成部分。
风力发电机组的控制与监测系统在保证发电机组安全运行和优化发电性能方面起着至关重要的作用。
本文将从控制系统和监测系统两个方面，探讨风力发电机组的控制与监测技术的发展和应用。
一、控制系统的发展与应用1.1 控制系统的基本原理风力发电机组的控制系统主要包括风机控制系统和发电机控制系统。
风机控制系统通过调节叶片角度和转速，使风机在不同风速下保持最佳运行状态；发电机控制系统则负责调节发电机的输出功率和频率，以适应电网的要求。
1.2 控制系统的发展趋势随着风力发电技术的不断发展，控制系统也在不断升级。
目前，自适应控制、模型预测控制和智能控制等技术被广泛应用于风力发电机组的控制系统中。
这些技术能够根据实时的风速和发电机组状态，实现自动调节和优化控制，提高发电效率和可靠性。
1.3 控制系统的应用案例以某风力发电场为例，其控制系统采用了自适应控制技术。
该系统通过实时监测风速、风向和发电机组状态等参数，自动调节叶片角度和转速，以实现最佳的风力利用和发电效率。
通过该控制系统的应用，该风力发电场的发电效率提高了10%，并且减少了停机维护次数，降低了运维成本。
二、监测系统的发展与应用2.1 监测系统的基本原理风力发电机组的监测系统主要用于实时监测发电机组的运行状态和故障诊断。
该系统通过传感器实时采集风速、叶片转速、温度、振动等参数，并通过数据分析和算法判断发电机组的运行状态和故障情况。
2.2 监测系统的发展趋势随着物联网和大数据技术的发展，风力发电机组的监测系统也在不断升级。
目前，无线传感器网络、云计算和机器学习等技术被广泛应用于监测系统中。
这些技术能够实现远程监测和数据分析，提高故障诊断的准确性和效率。
2.3 监测系统的应用案例以某风力发电场为例，其监测系统采用了无线传感器网络和云计算技术。
该系统通过无线传感器实时采集发电机组的运行数据，并将数据上传至云端进行存储和分析。
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。
风力发电机组 控制系统及SCADA系统
自动运行控制要求
► 1、开机并网控制
当风速十分钟平均值在系统工作区域内，机 械刹车松开，叶片开始变桨，风力作用于风 轮旋转平面上，风机慢慢起动，当转速即将 升到发电机同步转速时，软启动装置使发电 机连入电网呈异步电动机状态，促使转速快 速升高，待软启动结束旁路接触器动作，机 组并入电网运行。
自动运行控制要求
► 伺服驱动单元 ► 紧急变桨蓄电池及监视单元 ► 紧急变桨模块 ► 超速保护继电器 ► 小型断路器,各种继电器及端子板 ► 各种按钮,指示灯及维护开关
轮毂控制柜功能
► 变桨及紧急收桨控制 ► 紧急收桨系统在线检测 ► 超速保护
► 轮毂速度检测
► 变桨轴承和变桨齿轮润滑控制
► 轮毂温度监视
滑环装置
风机运行状态划分
► 运行状态
1）机械刹车松开 2）允许机组并网发电 3）偏航系统投入自动 4）变桨系统选择最佳工作状态 5）发电机出口开关闭合，若风速够大可以 发电，则大、小发电机的相应开关闭合
风机运行状态划分
► 停机状态
1）机械刹车松开 2）偏航系统停止工作 3）叶片收回至90°变桨系统停止工作 4）发电机出口开关闭合，其余开关均断开
机舱控制柜
► 机舱控制柜组成
1.机舱PLC站 电源模块 FASTBUS从站模块 CANBUS主站模块 以太网模块（本地PC维护接口） DIO AIO模块 2.塔基X-Y振动传感器单元PCH 3.紧急故障继电器 4.各种断路器、继电器、开关等
机舱控制柜主要功能
► 手动/自动偏航控制包括液压刹车 ► 气象站数据检测（风速、风向、温度） ► 润滑系统控制
温度记录模块PTAI216
温度记录模块PTAI216有4路模拟输 入和12路PT100传感器输入 ► 单端或差分模拟输入信号 ► 可输入2线Pt100传感器 ► 分辨率14位（AI） / 12位（ Pt100 ） ► 取样时间2.5毫秒（AI） / 600毫秒 （ Pt100 ） ► 输入与系统电隔离 ► 断线监测投入 ► 监测外部电源电压
风力发电机控制系统介绍
风力发电机控制系统介绍控制系统概述第一部分•风力发电机组的控制系统由各种传感器、控制器以及各种执行机构等组成。
各种传感器包括：风速传感器、风向传感器、转速传感器、位置传感器、各种电量变送器、温度传感器、振动传感器、限位开关、压力传感器以及各种操作开关和按钮等。
这些传感器信号将传送至控制器进行运算处理。
第一部分控制系统基础主控制器一般以PLC为核心，包括其硬件系统和软件系统。
上述传感器信号表征了风力发电机组目前的运行状态。
当机组的运行状态与设定状态不相一致时，经过PLC的适当运算和处理后，由控制器发出控制指令，将系统调整到设定运行状态，从而完成各种控制功能。
这些控制功能主要有：机组的启动和停机、变速恒频控制、变桨距控制、偏航控制等。
控制的执行机构可以采用电动执行机构，也可采用液压执行机构等。
•目前，风力发电机组主要有两种系统控制方式，即恒速恒频控制方式和变速恒频控制方式。
前者采用“恒速风力机+感应发电机”，常采用定桨距失速调节或主动失速调节来实现功率控制。
后者采用“变速风力机+变速发电机”，在额定风速以下时，控制发电机的转矩，使系统转速跟踪风速变化，以保持最佳叶尖速比，最大限度地捕获风能；在额定风速以上时，采用变速与变桨距双重控制，以便限制风力机所获取的风能，保证风电机组恒功率（一般为额定功率）输出。
PLC的控制顺序主控制系统（PLC）•WP4051 WPL110 WP4000 WPL150 WPL351 WPL351•触摸屏电源(通信)模块CPU模块电量测量模块I/O模块I/O模块可给8个存储、处理数据实时DSP 2个RS-485接口模块供电2个串口、电量测量16个DO、26个DI、4个AO光纤通信1个以太网接口可测量三相：4个计数器输入、以太网接口编程环境C、电压电流8个PT100、IEC61131-3 有功无功4个AI（±10V）功率因数4个AI（0~20mA）2个热敏电阻输入•目前，风力发电机组主要有两种系统控制方式，即恒速恒频控制方式和变速恒频控制方式。
风力发电机组控制系统设计与性能优化
风力发电机组控制系统设计与性能优化一、引言风力发电作为一种可再生能源，正逐渐成为全球能源结构调整中的重要组成部分。
风力发电机组控制系统作为风力发电系统中的核心部分，起到了控制和优化发电机组运行的重要作用。
本文将从风力发电机组控制系统的设计和性能优化两个方面进行探讨。
二、风力发电机组控制系统设计1. 系统结构设计在风力发电机组控制系统的设计中，需要首先确定系统的结构。
一般来说，风力发电机组控制系统由传感器、执行器、控制器和监控系统等多个组成部分构成。
在确定系统结构时需要考虑系统的稳定性、可靠性以及适应性。
2. 传感器选择与配置风力发电机组控制系统中的传感器起到了采集各种运行参数的作用，对系统的控制和优化至关重要。
传感器的选择和配置需要根据风力发电机组的实际情况进行考虑，包括风速传感器、转速传感器、温度传感器等。
在传感器的选择与配置中，需要考虑到其稳定性、精度以及可靠性等因素。
3. 控制算法设计风力发电机组控制系统的核心是控制算法的设计。
控制算法的设计需要考虑到风力发电机组的输出功率以及转速等关键参数。
常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法和遗传算法等。
在控制算法设计中，需要考虑到系统的稳定性和响应速度等因素。
三、风力发电机组控制系统性能优化1. 功率曲线优化风力发电机组的输出功率与风速之间存在着复杂的非线性关系。
通过对风力发电机组的功率曲线进行优化，可以获得更高的发电效率。
在功率曲线优化中，可以通过调整控制算法参数、叶片角度以及系统的响应速度等因素来实现。
2. 风速跟踪与预测风速的变化对风力发电机组的发电效率有着重要影响。
通过对风速的跟踪与预测，可以实现对风力发电机组的控制和优化。
在风速跟踪与预测中，可以使用神经网络、模糊控制等方法进行建模和预测。
3. 故障诊断与容错控制风力发电机组在运行过程中可能会出现各种故障，如变桨系统故障、传感器故障等。
通过故障诊断与容错控制，可以有效提高系统的可靠性和稳定性。
风力发电机组的控制系统
风力发电机组的控制系统风力发电作为一种清洁、可再生的能源，越来越得到人们的重视和使用。
而风力发电最核心的部分就是风力发电机组控制系统。
本文将深入探讨风力发电机组控制系统的相关知识。
一、风力发电机组的基本组成部分风力发电机组通常由3个主要部分组成：风力涡轮、变速器和发电机。
其中变速器是为了将风力涡轮的旋转速度转变成适合发电机的速度，同时保证风力涡轮在各种风速下都能正常转动。
而发电机则是将机械能转变为电能。
二、风力发电机组的控制系统的分类根据控制对象的不同，风力发电机组控制系统可以分为风力涡轮控制系统和整机控制系统。
1. 风力涡轮控制系统风力涡轮控制系统主要由风速测量仪、方向传感器、转矩信号传感器、角度传感器、变桨控制器等部分组成。
其主要作用是对风速和转矩进行检测和获取，然后根据这些数据控制机组桨叶的角度，调节风力涡轮的输出功率，以适应不同的风速和负载要求。
当遭遇大风或预期外部异常情况时，风力涡轮控制系统还可以自动停机。
2. 整机控制系统整机控制系统主要由仪表、控制器、通信模块、电动机传动机构、机械部分等部分组成。
整机控制系统起到了协调、控制各部分工作的作用，可以实现以最佳的效率输出电能。
其主要作用是监控发电机组的运转状态，通过检测各项参数实时调整变速器的转速，并及时进行告警和自动停机。
三、风力发电机组控制系统的关键技术1. 风力涡轮桨叶轴系统的控制风力涡轮桨叶轴系统的控制是风力发电机组控制系统的核心部分之一，也是解决风机输出功率波动和抖动问题的重要技术。
目前常见的调节方式包括机械调节和电动调节两种。
机械调节方式主要采用伺服驱动的伸缩臂与桨叶之间的连杆机构实现，而电动调节则利用变速器的电动油门、电子液压伺服系统或液压拉杆控制桨毂角度。
其中，电动调节方式更加智能化、精准化。
2. 整机控制系统的优化算法整机控制系统的优化算法是风力发电机组控制系统技术的另一个重要方向。
通过对风能、转速、功率、角度等数据进行分析，整机控制系统可通过智能算法，实现最大效率的输出电能。
风力发电机组控制技术
恒速定桨距风力发电机组存在低风速运行时风能转换效 率低的问题。在整个运行风速范围内由于气流的速度是不断 变化的，如果风力机的转速不能随风速而调整，必然要使风 轮在低风速时的效率最低。发电机本身也存在低负荷时的效 率低的问题。 变桨距的风力发电机组，起动时可对转速进行控制，并 网后可对功率进行控制，使风力机的起动性能和功率输出特 性都有显著的改善。风力发电机组的变桨距系统组成的闭环 控制系统，使控制系统的水平提高到一个新的阶段。
1.2.2 风力发电机组安全运行的基本条件 对安全运行起决定因素是风速变化引起的转速的变化，所以 转速的控制是机组安全运行的关键。风速的变化、转速的变化、 温度的变化、振动等都会直接威胁风力发电机组的安全的运行。 1.2.2.1 风力发电机组工作参数的安全运行范围 1风速 风速的规定工作范围3~25m/s，风速超过25m/s以上时，会 对机组的安全性产生威胁。 2转速 风力发电机组超速时，对机组的安全性将产生严重威胁。
风力发电机组的控制系统
风力发电机组的控制系统
1 概述 2 定桨距风力发电机的控制 3 变桨距风力发电机的控制 4 变速风力发电机的控制 5 控制系统的执行机构 6 偏航系统
1 概述 风力发电机组控制系统是机组正常运行的核心，其控制技 术是风力发电机组的关键技术之一，其精确的控制、完善的功 能将直接影响机组的安全与效率。 1.1 风力发电机组控制系统的基本组成 控制系统关系到风力机的工作状态、发电量的多少以及设备 的安全。 发电机的结构和类型不同形成了多种结构和控制方案。风力 发电机组控制系统由传感器、执行机构和软/硬件处理器系统组 成。
（4）热继电器保护运行，设过热、过载保护控制装置。 （5）接地保护，设备所有零部件因绝缘破坏或其他原因可能引 起出现危险电压的金属部分，均应实现保护接地。
风力发电机组的控制与安全系统技术要求
风力发电机组的控制与安全系统技术要求简介风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备，越来越多地被应用于能源领域。
为了保证风力发电机组的安全运行，需要进行控制和监管。
本文将介绍风力发电机组控制与安全系统的技术要求。
控制系统风力发电机组的控制系统是由控制器、传感器、执行机构等组成的，用于控制风力发电机的运行和维护。
控制器风力发电机组的控制器是核心部件，功率变换器、功率调整器、变桨器等都需要通过控制器来控制。
控制器需要支持各种常见的通讯协议，如Modbus、CAN等。
控制器需要具备以下技术要求：1.快速响应：控制器需要在短时间内响应并调节系统的状态，以保证发电机的安全运行。
2.稳定性：控制器需要能够保持在复杂多变的环境中的稳定性。
3.可靠性：控制器需要遵循良好的电路设计和质量控制标准，确保可靠性。
传感器风力发电机组的传感器用于检测风速、转速、温度等参数，为控制器提供可靠的反馈信息。
传感器需要具备以下技术要求：1.高效准确：传感器需要精确地检测各种参数。
2.可靠性：传感器需要具备较高的可靠性，以确保风力发电系统的正确工作。
执行机构风力发电机组的执行机构用于控制转子和叶片的角度，控制风力发电机的转速，从而确保风电机组能够按照预定要求工作。
执行机构需要具备以下技术要求：1.响应速度：执行机构需要具有较快的响应速度，以进行精密控制。
2.稳定性：执行机构需要能够保持在复杂多变的环境中的稳定性。
3.可靠性：执行机构需要遵循良好的电路设计和质量控制标准，确保可靠性。
安全系统风力发电机组的安全系统是通过对控制系统、电气设备、机械设备等的监测，实现风力发电机组的安全运行。
控制系统风电控制系统的安全要求主要包括以下几个方面：1.控制系统故障保护：确保控制器在故障情况下能够自动断电并防止发电机的持续运行。
2.防止电网反向流：避免电网中产生反向电流，对电气设备和控制器造成损害。
3.突发状况下的控制系统安全：应对发电机的速度和输出功率的变化，确保发电机及其附件的安全。
风力发电机组控制系统的执行机构--制动机构
风力发电机组控制系统的执行机构前言：对于定浆恒频风力发电机而言，控制系统的执行机构主要是液压系统和偏航系统；液压系统用于空气动力制动以及辅助制动机构的工作，还用于给偏航系统加阻尼；对于变速恒频风力发电机组而言，控制系统除了以上执行机构外，还应包括变流器和变桨系统。
一、气动制动大型风力发电机组的主要制动装置即气动制动。
对于定浆风机启动制动机构依托叶尖扰流器；对于具有变桨机构的风机，气动装置为变桨机构。
叶尖扰流器通常都是液压控制。
控制过程如下：液压系统通过旋转接头向穿过齿轮箱固定在主轴上的金属油管供油，油管连结着桨叶油路分配器，分配器连接着三个桨叶的液压缸。
当液压缸不断地充油，使活塞收缩，令与活塞连结的钢丝绳拉动叶尖扰流器，使其收回。
液压缸压力正常时叶尖扰流器与桨叶合为一体，如果将液压缸压力撤销，叶尖扰流器从工作位置甩出，形成启动阻尼，使叶轮转速迅速下降到安全位置。
桨叶油路上设有限压阀，以确保叶尖压力不超过设定值，主控制系统时刻监测叶尖压力。
如果叶轮转速过高，由离心力引起的叶尖压力上升，压力超过限值时就会触发停机动作。
在叶尖扰流控制的液压回路中通常包含突开阀，当叶尖压力过高时，液压缸过高的压力将把突开阀的防爆膜击穿，液压压力自动释放，叶尖扰流器甩出，机组执行安全停机。
二、机械制动机构机械制动机构是风力发电机组安全保护系统的辅助制动机构。
机械制动有两种执行方式:一种是弹簧力制动，液压力停止制动，这样可以保证在电网断电情况下的制动效果;另种是液压力制动，弹簧力停止制动，这样可以实现可控的柔性机械制动，但如果电网长时间断电则机械制动会松开。
对于定桨恒速风力发电机组,要求机械制动机构在气动制动故障情况下能够独立将脱网的风力发电机组制动。
因此，机械制动的制动力矩要足够大，其最恶劣的情况是机组在额定负载运行时突然甩负载停机，而此时空气动力制动故障，机械制动作为备用制动机构投入。
这种情况对传动系统造成的瞬时载荷非常大，传动系统所有部件的设计都必须考虑机械制动的制动力矩，但是过大的制动力矩也是不可取的，它会使整个传动系统的成本大大提高。
风力发电机组控制系统设计与仿真
风力发电机组控制系统设计与仿真一、引言风能作为一种可再生的清洁能源，受到越来越多的关注和应用。
风力发电机组是利用风能将其转化为电能的设备，而风力发电机组控制系统则是保证风力发电机组安全可靠运行的核心。
本文将介绍风力发电机组控制系统的设计与仿真，涵盖系统的功能、架构、控制策略和仿真实验等方面。
二、功能需求1. 风力发电机组控制系统的主要功能是对风力发电机组进行全面控制和监测，包括对风轮、发电机和变流器等的控制和保护。
2. 控制系统应能自动调节风轮转速和变桨角度，以确保最大化风能转化效率。
3. 控制系统应具备实时检测和响应的能力，能够对外部环境变化做出及时调整，并保证机组的安全运行。
4. 控制系统应能对发电机和变流器进行功率控制和电流保护，以确保电网的稳定性和可靠性。
三、系统架构设计1. 风力发电机组控制系统的架构主要分为三层：监控层、控制层和执行层。
2. 监控层负责对整个风力发电机组系统进行实时监测和数据采集，包括风速、转速、功率等参数的测量。
3. 控制层负责根据监控层的数据进行决策和控制策略制定，实现对风力发电机组的自动调节和保护。
4. 执行层负责根据控制层发出的指令对风轮和变桨系统进行控制，以及实现发电机和变流器的功率控制和保护。
四、控制策略设计1. 风力发电机组控制系统的控制策略需要考虑到外部环境和内部状态的变化，以实现最佳的风能转化效率和系统的安全运行。
2. 针对风速变化，控制系统应根据实时风速数据自动调整风轮的转速和变桨角度，使其始终处于最佳工作状态。
3. 控制系统应实施齐备的故障检测和识别算法，能够快速准确地判断风力发电机组是否存在故障，并采取相应的保护措施。
4. 控制系统应具备电网响应能力，能够根据电网需求调整发电机的功率输出，以保持电网的稳定性。
五、仿真实验1. 通过仿真实验可以验证风力发电机组控制系统的设计方案和控制策略的有效性。
2. 使用仿真软件建立风力发电机组的数学模型，并根据实际工作情况设置仿真参数。
风力发电控制系统简述
风力发电控制系统简述一、风电控制系统简述风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。
现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组；高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。
风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。
由于风电机组现场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力，其系统结构如下：风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。
风电控制系统的网络结构：1、塔座控制站塔座控制站即主控制器机柜是风电机组设备控制的核心，主要包括控制器、I/O 模件等。
控制器硬件采用32位处理器，系统软件采用强实时性的操作系统，运行机组的各类复杂主控逻辑通过现场总线与机舱控制器机柜、变桨距系统、变流器系统进行实时通讯，以使机组运行在最佳状态。
控制器的组态采用功能丰富、界面友好的组态软件，采用符合IEC61131-3标准的组态方式，包括：功能图（FBD）、指令表（LD）、顺序功能块（SFC）、梯形图、结构化文本等组态方式。
2、机舱控制站机舱控制站采集机组传感器测量的温度、压力、转速以及环境参数等信号，通过现场总线和机组主控制站通讯，主控制器通过机舱控制机架以实现机组的偏航、解缆等功能，此外还对机舱内各类辅助电机、油泵、风扇进行控制以使机组工作在最佳状态。
风力发电机组控制系统及智能化设计
风力发电机组控制系统及智能化设计一、风力发电机组控制系统概述风力发电是一种清洁、可再生的能源，已经被广泛应用。
风力发电机组控制系统是核心的控制部分，负责监测和控制风力发电机组的运行状态，确保其安全、高效地发电。
智能化设计使得风力发电机组控制系统更加智能和可靠，提高了发电效率和自动化程度。
二、风力发电机组控制系统的基本组成1. 控制器：风力发电机组的大脑，负责整个系统的控制和保护。
通过监测传感器获取各类数据，实现对风电场的风能、发电机组和传动系统的控制。
2. 传感器：用于收集环境和机组运行状态的各类数据，包括风速、风向、温度、湿度、转速、振动等。
传感器的数据是风力发电机组控制系统的重要输入。
3. 执行器：通过控制风机的旋转、倾斜角度、刹车等动作，实现风电场的运行和调节。
执行器包括驱动电机、转向齿轮、刹车系统等。
4. 通信模块：将风力发电机组控制系统与监控中心、其他风力发电机组进行数据交互和通信。
实现对整个风电场的集中控制和管理。
5. 数据存储：通过数据存储设备将风电场的历史数据和实时数据进行存储，为后续数据分析和系统优化提供支持。
三、风力发电机组控制系统的主要功能1. 监测和控制环境参数：通过传感器监测风速、风向、温度等环境参数，根据环境条件调整风力发电机组的运行状态和输出功率。
2. 系统保护：风力发电机组控制系统具备故障自检能力，能够监测和检测各个部件的工作状态，实时发现故障并采取相应的保护措施，避免发生事故。
3. 提高发电效率：通过智能化算法，对风力发电机组的转速、发电功率进行优化调节，提高发电效率，降低能源消耗。
4. 远程监控和管理：借助通信模块，风力发电机组控制系统可以实现对风电场的集中监控和管理，实时获取各个机组的状态，进行远程操作和故障处理。
5. 故障诊断和维护：通过数据存储和分析，风力发电机组控制系统可以进行故障诊断，根据故障类型提出相应的维护方案，减少停机时间和维护成本。
四、风力发电机组控制系统的智能化设计1. 引入人工智能技术：通过机器学习和深度学习算法，对风力发电机组控制系统的数据进行分析和处理，自动识别和判断运行状态，提出优化建议。
风力发电机组控制系统设计与实现
风力发电机组控制系统设计与实现风力发电机组是一种常见的可再生能源装置，它是利用风能驱动转子旋转，通过机械转换和电气转换等过程，将风能转化为电能，并输送到用电设备上。
为了确保风力发电机组能够正常、高效的工作，需要一个控制系统来监测和控制其运行状态。
因此本文将详细探讨风力发电机组的控制系统设计与实现。
一、风力发电机组的工作原理风力发电机组主要由塔架、轮毂、叶轮、机舱、发电机和电器设备等组成。
其工作原理是通过叶轮转动带动轮毂带动发电机旋转，利用发电机机械能转化为电能，并将电能输送到电网上。
二、风力发电机组控制系统的组成风力发电机组的控制系统主要由控制器、传感器、执行器等组成。
控制器负责采集各种传感器检测到的参数，如风速、转速、温度等，根据这些参数计算出当前的运行状态，并控制执行器调整叶片角度、转速等。
传感器是控制系统的重要组成部分。
它能够实时采集风速、转速、温度等各种参数，并且通过信号传输将这些参数传递给控制器，控制器依据这些参数做出相应的调节，以达到最优化的发电效果。
执行器是控制系统的另外一个重要组成部分，它通常包括电机、阀门、开关等等。
执行器与控制器通过控制信号进行通讯，以实现对发电机组的控制，例如调整叶片角度、控制发电机的电压、转速等等，以保持风力发电机组的稳定性和高效性。
三、风力发电机组控制系统的设计过程在风力发电机组控制系统的设计过程中，需要考虑几个关键因素：1、控制策略的制定控制策略是控制系统设计中最重要的因素之一。
控制策略的核心是确定发电机组的运行状态，并自动调整叶片角度、转速等参数，以实现最佳发电效果。
在制定控制策略时，需要考虑多种参数，如风速、载荷、温度等，以保证发电量和稳定性。
2、选择合适的传感器和执行器传感器和执行器是控制系统中必不可少的组成部分。
要选择合适的传感器和执行器，以保证控制系统的准确性和可靠性。
3、结构设计在结构设计中，需要考虑特定的环境条件，如温度、湿度、风速等，以保证控制器和电器设备的稳定性和可靠性。
风力发电机的风速控制系统说明书
风力发电机的风速控制系统说明书一、引言风力发电机是一种利用风能将其转化为电能的装置。
而风速控制系统则是风力发电机中关键的一部分，它的作用是确保风力发电机在不同风速下的工作效率和安全性。
本文将详细介绍风速控制系统的相关信息，包括系统的结构、工作原理以及如何使用和维护。
二、系统结构风速控制系统主要由以下几个组成部分构成：1. 风速传感器：用于检测风速的传感器，通常安装在风力发电机的顶部或附近，并与控制系统进行连接。
2. 控制器：接收并处理来自风速传感器的信号，根据风速的变化来调整风力发电机的转速，以达到最佳的工作状态。
3. 电机驱动器：根据控制器的指令，控制风力发电机的转速，确保其在各种风速下都能稳定运行。
三、工作原理风速控制系统的工作原理如下：1. 风速传感器检测风速，并将所得的数据传输给控制器。
2. 控制器根据接收到的风速数据，与预设的工作参数进行比较，从而确定风力发电机需要调整的转速。
3. 控制器将转速调整的指令发送给电机驱动器。
4. 电机驱动器根据控制器发送的指令，调整风力发电机的转速。
5. 风力发电机根据电机驱动器的控制，调整叶片的角度和转速，以最大程度地转化风能为电能。
四、使用和维护为了确保风力发电机的风速控制系统能够稳定运行并保持高效性，以下是一些建议的使用和维护事项：1. 使用前，请确保系统的所有部件都安装正确，并进行必要的校准和测试。
2. 定期检查风速传感器的工作状态，如有问题及时更换或维修。
3. 避免在恶劣的天气条件下长时间使用风力发电机，以免对系统造成损坏或损失。
4. 定期对控制器进行系统升级，并确保使用最新版本的软件。
5. 风力发电机运行期间，及时检查控制器和驱动器的温度，如有过热迹象，请立即停机检修。
6. 在风力发电机需要进行维护或保养时，务必按照制造商的指导进行操作，切勿擅自拆卸或更改系统的任何部件。
7. 风力发电机停机时，请切断电源，并确保系统处于安全状态。
五、总结风速控制系统是风力发电机中的关键部分，它可以确保风力发电机在不同风速下高效且安全地工作。
风力发电机组的系统控制
风力发电机组的系统控制随着环境保护意识的不断提高和能源危机的加剧，风力发电作为一种清洁、可再生的能源利用方式，逐渐受到人们的关注和推广。
而风力发电机组的系统控制是实现稳定、高效发电的重要保障。
一、风力发电机组的系统组成和工作原理风力发电机组由风轮、转速控制系统、发电机和电力转换器等组成。
当风轮受风的作用旋转时，转动产生动能被传给发电机，经过电力转换器转化成交流电并输出。
其中，转速控制系统对风轮的转动进行调节，保证发电机在最大效率下运转。
二、风力发电机组的系统控制策略1.转速调节：转速调节是风力发电机组的基本控制策略。
其目的是保证风轮叶片旋转的速度达到最优区间，从而提高发电机的输出功率。
转速调节主要分为机械、电子和混合控制等方式。
机械控制：传统的机械控制方式采用转向浆的机械设计，通过改变羽片的角度来控制风轮转速。
该方式简单、成本低但稳定性不够。
电子控制：通过控制发电机转子上的磁场来改变发电机的输出功率，进而实现转速控制。
该方式精度高、稳定性好但成本较高。
混合控制：将机械和电子控制方式的优点结合起来，增强控制系统的稳定性和可靠性。
混合控制方式是当前主流的转速调节方式。
2.偏航控制：偏航控制是风力发电机组的必要控制策略，用来控制风轮的方向。
在复杂的气象条件下，通过偏航控制将风轮转向风向，并在突发的气象变化中及时调整风轮方向，减小因系统失控导致的风力发电机组运行出现事故。
3.电网支撑和功率平衡控制：电网支撑和功率平衡控制是指将风力发电机组的输出能量与电网负荷之间建立反馈控制，保证电能质量和电力系统的稳定性。
在市场化环境，对接电网的风力发电机组还需要实现功率平衡控制，控制机组的风电功率与基础负荷之和保持稳定。
三、风力发电机组的系统控制优化随着风力发电行业的快速发展，风力发电机组的系统控制的优化已成为实现高效、稳定发电的重要途径。
通过优化转速调节、偏航控制、电网支撑和功率平衡控制等关键系统控制策略，可以实现以下目标：1.提高机组发电效率，降低运行成本；2.提高机组的响应速度，保证风场运行的稳定性；3.实现对风力资源与市场需求的动态调整，提高风力发电系统的灵活性；4.通过风力发电机组的智能化控制系统，实现设备状态监测、故障诊断等高端需求。
风力发电机组的PLC控制
风力发电机组的PLC控制
介绍
风力发电是新型的清洁能源之一，而PLC控制技术在风力发电中也扮演着重要的角色。
PLC控制系统是通过PLC实现风力发电机组的控制，可实现对风力发电机组运行状态的监控、维护等功能。
PLC控制系统的工作原理
PLC控制系统由PLC、I/O模块、人机界面(即HMI屏幕)、软件等组成。
通过传感器采集风机的参数，PLC再进行相应的计算，控制风机的放电风荷载等功能。
PLC控制系统可实现自动化、智能化的实时监控，保障风力发电机组的安全运行。
风力发电机组PLC控制系统的优点
1. 提高了风力发电机组的可靠性
2. 节省了运维成本和人工成本
3. 增强了风力发电机组对外部环境的适应能力
4. 减少了风力发电机组的损坏和停机时间，提高了风力发电机组的能量转化效率
风力发电机组PLC控制系统的劣势
1. 需要专业的工程师进行维护和操作
2. 相比于其他控制方式，成本较高
总结
风力发电机组PLC控制系统是一种高效、可靠、智能的控制方式，可以有效提高风力发电机组的效率和运行效果，减少风力发电机组的故障和损坏，有望成为未来风力发电的主流控制方式。
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一般采用微 机控制。
控制系统的总体结构
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3.3 风力发电机组控制系统的构成
风力发电机组控制系统：由传感器、执行机构和软/硬件处理 器系统组成。 传感器一般包括：风速仪，风向标，转速传感器，电量采集传 感器，桨距角位置传感器，各种限位开关，振动传感器，温度 和油位指示器，液压系统压力传感器，操作开关和按纽等。 执行机构一般包括：液压驱动装置或电动变桨距执行机构，发 电机转矩控制器，发电机接触器，刹车装置和偏航电机等。 处理系统：通常由计算机或微型控制器和可靠性高的硬件安全 链组成，以实现风机运行过程中的各种控制功能，同时必须满 足当严重故障发生时，能够保障风力发电机组处于安全状态。
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6 主传动
7.风力发电机 •种类有很多：异步发电机，同步发电机，开关磁阻发电 机，轴向磁场发电机等。
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8.偏航装置 •借助电动机转动机舱，以使风轮转子叶片正对着风。偏 航装置由电子控制器根据风向标感觉的风向来操作。
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9.液压系统
•风力发电机的液压系统属于风力发电机的一种动力系统， 主要功能是为变桨控制装置、安全桨距控制装置、偏航驱 动和控制装置、停机制动装置提供液压驱动力。它是为风 力发电机上一切使用液压作为驱动力装置提供动力。 •在定桨距风力发电机组中，液压系统的主要任务是驱动 风力发电机的气动刹车和机械刹车； •在变桨距风力发电机组中，主要控制变距机构，实现风 力发电机组的转速控制、功率控制，同时也控制机械刹车 机构。
服阀。因此具有电动机控制灵活和液压出力大的双重优点。
四、变桨距系统的控制 变桨距系统的控制是由控制器来实现的。控制器一方
面控制执行机构完成变桨距的动作，另一方面还要通过现 场总线实现与主控制器的通信。控制器的核心部件是微处 理器或PLC。
(1)开环控制 即将桨距角由顺桨状态(一般90°)按照一 定的顺控程序置为最大风能利用系数的角度(一般2°～3 °)，以获得最大起动力矩。 (2)闭环控制 通过变桨距控制使转速以一定升速率上升 至同步转速，进行升速闭环控制；为了对电网产生尽可能 小的冲击，控制器也同时用于并网前的同步转速控制。
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3.1 控制系统的控制策略和功能
•控制系统要实现的基本功能： ➢当发电机脱网时，能确保机组安全关机； ➢在机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进 行监测和记录，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，以及 风力发电机组的各项性能指标； ➢能实现远程通信。
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3.2 风力发电机组的基本组成
10.电子控制系统 由传感器、执行机构和软/硬件处理器系统组成。不断监 控风力机状态……
11.风速计及风向标：用于测量风速及风向。
12.冷却系统：有风冷和水冷。
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3.3 风力控发制电系机统组的控结制构系与统功的能构成
一、控制系统的总体结构
监视电网、风况和机组 运行数据。
2、偏航驱动 偏航系统用在对风、解缆时，驱动机舱相对于塔筒旋转，
一般为驱动电机或液压驱动单元，安置在机舱中，通过减速 机驱动输出轴上的小齿轮，小齿轮与固定在塔筒上的大齿圈 啮合，驱动机舱偏航，啮合齿轮可以在塔筒外，也可以在塔 筒内。
3、偏航制动 偏航制动的功能是使偏航停止， 同时可以设置偏航运动的阻尼 力矩，以使机舱平稳转动。
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3.4 变桨距系统
变桨系统的主要功能是通过调节桨叶对气流的攻角，改变风力机的 能量转换效率从而控制风力发电机组的功率输出，变桨系统还在机组需 要停机时提供空气动力制动。
变桨执行机构是变速恒频风力发电机组控制系统的一个重要组成部 分，通常采用液压驱动或电驱动，在设计阶段需要考虑两种方式的优点 和缺点。 主要有三种组合形式： 1、液压变桨距系统； 2、电动变桨距系统； 3、电-液结合的变桨距系统。
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变桨距系统
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3.5 偏航系统
水平轴风力机风轮绕垂直轴的旋转叫偏航。偏航系统可 以分为被动偏航系统和主动偏航系统。 一、偏航系统的功能
由于风向经常改变，如果风轮扫掠面和风向不垂直， 不但功率输出减少，而且承受的载荷更加恶劣。
偏航系统的功能就是跟踪风 向的变化，驱动机舱围绕塔 架中心线旋转，使风轮扫掠 面与风向保持垂直。
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3.4 变桨距系统
二、电动变桨距系统 1、总体结构
电动变桨距系统以伺服电机驱动齿轮系实现变距调节 功能，可以使3个叶片独立实现变桨距。
变桨距控制执行系统原理
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3.4 变桨距系统
2、单元组成 单个叶片变桨距装置一般包括
控制器、伺服驱动器、伺服电动机、 减速机、变距轴承、传感器、角度 限位开关、蓄电池、变压器等。
1 2
3 4
56 7
10
11
89
12
片叶
毂轮
轴主 主机 偏筒箱塔盘齿器机联 机 发
轴 航 轮 舱轴 电
承电
底
柜主 罩机 控舱
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3.2 风力发电机组的基本组成
1.轮毂 轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接 件。所有从叶片传来的力，都通过轮毂传递到传动系统， 再传到风力机传感器 （1）解绕传感器 （2）偏航方向传感器
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3.6 液压系统
功能：以有压液体为介质，实现动力传输和运动控制的机械单元。 优点：传动平稳、功率密度大、易实现无级调速、易更换元器件 和过载保护可靠等。
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3.3 风力发电机组控制系统的基本组成
整个系统由主控制系统、机舱偏航控制系统、叶轮变桨控 制系统组成，各子系统通过通讯母线系统互联在一起。
采用分布式I/O方式：主控+远程I/O站 PLC控制器组成实时多任务操作系统。所有控制逻辑、 控制策略、控制算法全部由PLC完成，执行单元按照 PLC输出的控制量进行动作。
速度信号； 温度信号； 位置信号 电气特性； 液流特性； 运动和力特性； 环境条件
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3.3 风力发电机组控制系统的基本构成
主控制系统
主控系统及控制策略实现机组的发电控制，是风机控 制的核心。负责所有任务的处理： 主控电源分配/转换、风机的起/停；协调偏航控制、变桨控 制、变流器控制；所有的辅助功能控制、保护、监视等。
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3.3风力发电机组控制系统的基本组成
具体的控制内容包括： 信号的数据采集、处理， 变桨控制、转速控制，实现最大功率点跟踪控制， 功率因数控制， 偏航控制， 自动解缆， 并网和解列控制， 停机制动控制， 安全保护系统， 就地监控、远程监控。
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信号采集
在风力发电机组运行过程中，必须对相关物理量进行 测量，并根据测量结果发出相应信号，将信号传递到主控 系统，作为主控系统发出控制指令的依据。 需要检测的信号
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第二节偏偏航航系系统统
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四、偏航系统的控制 1.偏航控制的硬件
偏航系统
由控制器来实现偏航系统的控制。 人工操作 信号交换
偏航控制器
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偏航系统
2.偏航控制的软件 偏航控制系统由于采用计算机控制，因此必须依赖控制软件。
(1)自动偏航功能 (2)手动偏航功能 (3)自动解缆功能 (4)90°侧风功能
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3.4 变桨距系统
一、液压变桨距系统 液压变桨距系统以液压伺服阀作为功率放大环节，以
液体压力驱动执行机构。组成如下：
液压变桨距系统的组成
控制策略核心--变桨角度反馈闭环控制，角度设定依赖于 叶轮转速。角度设定与反馈的偏差信号送入变桨角度伺服 控制器，从而控制桨叶角度及叶轮转速亦即发电机输出的 电气功率。
•控制目标： ➢保证系统的可靠运行 ➢能量利用率最大 ➢电能质量高 ➢机组寿命长
•常规控制策略： ➢在运行的风速范围内，确保系统的稳定运行 ➢低风速时，跟踪最佳叶尖速比，获取最大能量 ➢高风速时，限制风能的捕获，保持风力发电机组输出的功率为额定值 ➢减小阵风引起的转矩波动峰值，减小风轮的机械应力和输出的功率波动， 避免共振 ➢减小功率传动链的暂态响应 ➢控制器简单，控制代价小 ➢调节机组功率，确保机组输出的电压和频率稳定
伺服电动机： 变桨距系统常用的伺服电动机有异步电动机、无刷直
流电动机和三相永磁同步电动机。
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变距轴承： 对于电动机驱动齿轮式变距的机组来说，一般选用有
内齿的4点接触球式转盘轴承，变距轴承的内外圈分别与风 轮的叶片和轮毂用螺栓连接。
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三、电-液变桨距系统 特点是电液伺服系统中使用交流伺服电机而不是电液伺
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3.1 控制系统的控制策略和功能
•控制系统要实现的基本功能： ➢根据风速信号自动加入起动状态、并网或从电网切除； ➢根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制； ➢根据风向信号自动对风；迎风装置根据风向传感器测得的 风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮相 啮合的小齿轮转动，使机舱始终对准风向方向 ➢根据功率因数自动投入（或切出）相应的补偿电容。
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3.2风力发电机组的基本组成
•独立运行的风力发电机组
水平轴独立运行的风力发电机组由 风轮、尾舵、发电机、支架、电 缆、充电器、逆变器、蓄电池组成
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3.2 风力发电机组的基本组成
•并网运行的风力发电机组
并网运行的发电机组由风轮（包括叶片和轮毂）、增速箱、发 电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件组成
5.机舱 •包容着风力机的关键设备，包括齿轮箱，发电机。维护人员可 通过风力机塔进入机舱。
多用焊接件
多用铸件
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双馈式机组机舱底盘
机舱壳体