风力发电机和偏航系统方案
风力发电机偏航传动系统的设计与分析
湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题目：风力发电机偏航传动系统的设计与分析专业：机械设计制造及其自动化学号：15*名：***指导教师：***完成日期：湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：风力发电机偏航传动系统的设计与分析学号：15 姓名：李超众专业：机械设计制造及其自动化指导教师：彭锐涛系主任：刘柏希一、主要内容及大体要求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。
偏航系统是一个随动系统，风向仪将收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)，将机头朝正对的风向调整，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。
主要内容：1. 了解大中型风力发电机系统的结构和原理；2. 熟悉风力发电机偏航系统的工作原理及结构;3. 基于三维设计软件SolidWorks 完成减速箱偏航齿轮及轴承的设计，并运用SolidWorks/motion模块对包括这些零部件的偏航系统进行动力学仿真。
大体要求：字数要求：8000字以上图纸在两张A0以上。
二、重点研究的问题该设计的重点在于设计行星轮减速器；对内部零部件如行星轮、太阳轮、轴、内齿圈等进行设计计算并对轴承键等进行安全校核。
运用SolidWorks对其进行三维造型并运用三维造型对其进行运动仿真。
三、进度安排四、应搜集的资料及主要参考文献[1].程乃士主编.减速器和变速器设计与选用手册[M].北京：机械工业出版社，2007.[2].廖念钊，古莹蓭，莫雨松等主编.互换性与技术测量[M].北京：中国计量出版社，2007.[3].濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4].徐灏主编.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.[5].成大先主编.机械设计手册单行本[M].化学工业出版社，2004.[6].宫靖远主编.风电工程技术手册[M].北京：机械工业出版社，2007.[7].Erich Hau 编著.Wind [M].2005.[8].陈超祥主编.SolidWorks Motion运动仿真教程[M].北京：机械工业出版社，2012.[9].陈超祥主编.SolidWorks Simulation基础教程[M].北京：机械工业出版社，2012.[10].CAD\CAM\CAE技术联盟主编.SolidWorks 2012中文版从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2012.[11].姚兴佳主编.风力发电技术讲座[M].沈阳工业大学风能技术研究所，2006.湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号15 姓名李超众专业机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目：风力发电机偏航传动系统的设计与分析湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见学号：15 姓名：李超众专业：机械设计制造及其自动化毕业论文（设计说明书）40 页图表15 张目录[摘要]本次毕业设计的任务是风力发电机偏航传动系统的设计与分析，通过设计计算和校核计算，完成了所有的数据，并绘制出了图纸。
风力发电机组偏航控制系统设计
风力发电机组偏航控制系统设计一、引言二、偏航控制系统的功能偏航控制系统的主要功能是实时监测风向，并控制风轮的转向，使其与风向保持一致。
具体功能包括以下几个方面：1.风向传感器：获取当前的风向信息。
2.控制算法：根据风向传感器的数据计算需要偏航的角度，并输出控制信号。
3.控制执行部分：根据控制信号，驱动偏航装置，使其实现风轮的转向。
三、偏航控制系统的设计要求1.稳定性：偏航控制系统需要保证在各种天气条件下都能稳定工作，即使在强风或恶劣天气下也能可靠控制风轮的转向。
2.灵敏性：系统需要快速响应风向变化，并及时调整风轮的转向，以最大化风能转化效率。
四、偏航控制系统的设计方案1.风向传感器的选取：选择高精度、高灵敏度的风向传感器，能够准确地获取当前的风向信息。
2.控制算法的设计：采用先进的控制算法，如模糊控制、PID控制等，根据当前风向和期望风向之间的差异，计算偏航的角度，并输出控制信号。
3.控制执行部分的设计：根据控制信号，选择合适的偏航装置，如电动执行器或液压执行器，进行风轮的转向控制。
五、偏航控制系统的实施和测试1.系统的实施：根据设计方案，搭建偏航控制系统的实验装置，进行系统的实施和调试。
2.系统的测试和评估：对实施后的偏航控制系统进行测试和评估，包括稳定性测试、灵敏性测试和抗干扰性测试等。
六、偏航控制系统的性能提升方案1.优化风向传感器：选择更高精度、更高灵敏度的风向传感器，以提高系统的测量精度和响应速度。
2.改进控制算法：采用更先进的控制算法，如模型预测控制、自适应控制等，进一步提高系统的控制精度和响应速度。
3.优化控制执行部分：选择更高性能的偏航装置，如脉冲宽度调制执行器等，以提高风轮转向的准确性和稳定性。
七、结论本文详细介绍了风力发电机组偏航控制系统的设计，包括系统的功能、设计要求和设计方案等。
通过实施和测试，可以验证系统的性能，并提出性能提升方案，进一步提高系统的稳定性和效率，为风力发电行业的发展做出贡献。
风力发电偏航控制系统方案
风力发电偏航控制系统的研究0 引言风能是一种清洁能源，在人类实现可持续发展中有着重要作用，由于它的作用大，故此吸引的许多人的开发，风力发电更是受到广大的青睐。
其可靠优秀可靠优秀也被更多人认识。
本文主要是对风力偏航控制系统的组成和原理做一个简单的了解，偏航系统主要是由偏航控制机构和偏航驱动机构两大部分组成，控制机构包括风向传感器，偏航控制器，解缆传感器组成，而驱动机构是由偏航轴承，偏航驱动装置，偏航制动器组成。
本课题也是在了解了风力发电的一些基本原理的前提下面，进一步对偏航做一个更好的认识，了解简单的控制流程。
同样就风力在全世界的快速发展，因此带动了一大批产业的崛起，它对世界经济的上升带来了不可忽视的重大作用。
1 风力发电概况1.1国外风力发电的发电根据全国风能理事会发布的全球风电市场装机数据，2011年，全球新增风电装机达到237669MW。
这一数据表明全球累计装机实现了21%的年增长，新装数据达到6%。
到目前，全球75个过国家有商业运营的风电装机，其中22个国家的装机容量超过1000MW。
1996~2011年全球风电发展情况如图1-1和图1-2。
图1-1 1996~2011年全球风电每年新增装机容量图1-2 1996~2011年全球风电每年累计装机容量1.2国风力发电的发展风电行业在2011年仍然保持了较快的发展，根据不完全统计，截止到2011年12月末，中国风电累计装机容量达6580.21万千瓦（包括已经并网发电和等待并网发电），分布在31个省、直辖市、自治区和特别行政区。
其中，和在2011年填补了无风电的空白。
累计风电装机超过200万千瓦的省级地区有10个，其中风电装机容量以1853.63万千瓦位居第一，与分别位居第二和第三。
累计风电装机容量前10位省级地区的合计装机容量达到5671.45万千瓦，占全国累计风电装机容量的86.19% 如图1-3。
图1-3 2011年底中国升级地区累计风电装机容量前十位2 偏航系统2.1 偏航系统概述偏航系统是水平轴式风力发电机组不可缺少的组成之一。
风力发电机及偏航系统
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。
3MW风力发电机组偏航控制系统设计
3MW风力发电机组偏航控制系统设计摘要：本文整体的设计需求是以3MW风力发电机组的控制系统为基础，核心采用德国Beckhoff生产的嵌入式PC控制器组成整体的控制系统。
主要内容依据模糊控制原理，主要设计是针对偏航系统的模糊控制自定义参数设计，实验采用MATLAB/simulink进行仿真，通过PLC实现F-PID控制，最后论证系统可行性。
1 风机控制系统组成风轮的组成包括桨叶、轮毂、风轮轴及变桨系统。
桨叶是获取风能及进行能量转化的部件。
轮毂主要是起固定作用的装置。
风轮轴起到把风轮旋转产生的机械能传递到发电机当中的作用，是风机关键性结构之一。
塔架用来支撑机舱和叶片，必须具有足够的静动强度来承载风轮转动所引起的震动载荷。
偏航系统主要由执行机构、控制器、传感器和偏航计数器等组成，主要包括主动和被动两种偏航方式。
变桨距功率调节机构主要由桨叶、导套、连杆、法兰、短转轴、长转轴、推动杆、支撑杆、同步盘、偏心盘、防转装置等部件组成。
变桨系统针对不断变化的风速，通过调整叶片攻角来保持功率的恒定。
同条件下两种功率调节方式对比见图1.1所示。
图1.1 变桨距与定桨距输出功率的对比构成风机的两大块部分为风力机和发电机，在风力发电机组吸收风能并对其尽可能地转化阶段中，起关键作用的是风机的控制系统。
如果把控制系统比作风机的大脑起到监控、预警等作用，那么PLC就是其中枢神经起着调节、指示作用。
针对不断变化的风，PLC通过对偏航系统发出指令调节控制桨叶位置，保证风能利用效率的最大化。
2 偏航控制系统设计风力发电机组偏航控制系统工作过程：风传感器把采集到的风向角度传送至PLC控制器，控制器对其进行判断预处理，若需对风则输出命令驱动偏航电机旋转至与风向正对90°的位置，来达到快速对风的目的。
偏航控制器的大脑MX213模块应用在M1控制系统中，它是在PC技术的基础上进行开发的，内部含有铁电FRAM，具有掉电数据不丢失的特点，且能安全储存十年以上。
风力发电机偏航控制系统的设计
ｂ ｓ Ｄ 通讯 。ｓ — ２０Ｐ Ｃ 置的 主站 通讯模 块为 Ｃ １４ — ， ｒ — ｕ— Ｐ ７ １０ Ｌ 配 Ｍ ２ ３ ５ Ｐｏ ｉ ｆ ｂ ｓＤ ｕ — Ｐ从站 通讯模块 使用 的是泗博 Ｐ 一 ２ 。除此之外 ， Ｍ １５ 系统 的主要 硬 件还包括 ： 向传感器 、 风 偏航 电机 、 减速机构等 。其 中 ， 风向传感 器采 用 绝对 式传感 器 。绝 对式 风向传感 器一般 由风 向标 和旋转 编码盘组 成。风向标 可随风 自由转动 ， 其方向与风 向一致 。旋转编码 盘安装在风 向标的转动轴上 ， 向标转动带动旋转编码盘轴转动 ， 风 当编码盘处于不同 位置时 ， 就会输 出不同的信号 ， 代表不同的风 向。绝对式风 向传感器输 出得到的是一个确定的角度值 ， 其范围在一 ８ 。＋ ８ 。 １０ ～ １０之间 ， 符合要求。 ３偏航 系统的软件设计 ． ３１ 向角 与偏航角定义 ．风 风 向角 的范围为一 ８ 。 １０ ， １０ ～ ８ 。 定义正北 方 向为风 向角 ０方 向 。风 。 向从 正北方 向顺 时针变化 时 ， 风向角正 向增加 ， 正南风 向为 １０ 方 向； ８。 方 向从正北方 向逆时针变化时 ， 风向角反向增加 ， 正南方向为一 ８ 。 向。 １０方 偏 航角 的范 围一 ８０ ～ ８０ ， １０ 。 １０ 。 同样定 义正北方 向为偏航角 为 ０方 。 向。风 轮主轴顺 时针 旋转 时 ， 偏航 角正 向增加 ； 风轮 主轴逆 时针旋转 时， 偏航角反 向增 加。
（一ｃ ｓ ×１ ０ １ ｏ ） ０ ％
（） ４
由式 （ ） ４ 可知 ， 了使损失功率最 小 ， 为 理论上应使 ０ 为零 。其 意义 在 于在整 个控制 过程 中 ， 应使偏 航角始终与 风向角一致 。由于在 不同 的时刻 ， 风向是改变的 ， 那么就需保证风力发 电机的风轮始终跟随风 向 的变 化 ， 确保其准 确对风 。但在 实际控制 中 ， 许一定 的偏差存 在 ， 允 即
风力发电机及偏航系统PPT精选文档
风力发电机及偏航系统PPT精选文档1.引言风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置。
它是一种可再生能源的发电方式，具有环保、可持续等优势。
风力发电机的核心部件是转子，通过风的作用使得转子旋转，再由发电机将机械能转化为电能。
为了保证风力发电机能够高效地工作，偏航系统是必不可少的。
2.风力发电机的工作原理风力发电机通常由风轮、转轴、齿轮箱和发电机等组成。
风轮是最重要的部分，其叶片的形状和数量直接影响着风力发电机的效率。
当风速较大时，风轮叶片受到风力的作用而旋转，转轴带动齿轮箱转动。
齿轮箱将低速高转矩的转动转化为高速低转矩的转动，再由发电机将机械能转化为电能。
3.风力发电机的偏航系统风力发电机的偏航系统主要包括风向传感器、偏航电机和偏航控制器。
风向传感器可以检测到风的方向，根据不同的风向调整风力发电机的角度。
偏航电机负责带动风轮进行旋转，从而使风力发电机面对风向。
偏航控制器是核心部件，它根据风向传感器和偏航电机的信号，实现对风力发电机的偏航控制，确保发电机始终面对风。
4.风力发电机与偏航系统的优势4.1环保：风力发电机不会产生排放物和温室气体，对环境污染较小。
4.2可再生：风力是永无止境的能源，利用风能发电具有可持续性。
4.3适应性强：风力发电机适用于各种地理环境，不受地理位置限制。
偏航系统的优势主要体现在以下几个方面：4.4提高发电效率：偏航系统可以根据风向调整风力发电机的角度，使其始终面对风，提高发电效率。
4.5保护风力发电机：偏航系统可以防止风力发电机受到侧风和切向风的损害，延长其使用寿命。
5.结论风力发电机及其偏航系统是一种有效利用风能的装置，具有环保、可再生等优势。
风力发电机通过将风能转化为电能，为社会提供清洁和可持续的能源。
而偏航系统的作用在于提高风力发电机的效率和保护其安全运行。
未来，风力发电机及其偏航系统的发展将会更加完善和成熟。
风力发电机和偏航系统方案
题目:风力发电机及偏航控制系统
指导老师:NNN 设计人:NNN
风力发电机及偏航控制系统
主要内容
风力发电的背景及发展意义 风力发电机简介 风力机的偏航控制系统
风力发电的背景
能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力，然 而，作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生资源的 储量却日趋减少。世界各个国家都在大力发展风力发电，尤其是欧洲 各国，风力发电已经形成了成熟的规模。
偏航控制系统主要有三个功能：
正常运行时自动对风：当机舱偏离风向一定角度时，控制系统 发出向左或者向右调向的指令，机舱开始对风，知道达到允许的范围 内，自动对风停止；
绕揽时自动解缆：当机舱向同一方向累计偏转达到一定的角度时， 系统控制停机，或者此时报告扭揽故障，机组自动停机，等待工作人 员来手动解缆；
风向标和风速仪都安装在风力发电机机舱的尾部，固定在风向标支架 上，引线通过支架得铁管连接在机舱控制柜得模板上。
对风装置每隔十分钟进行一次对风检测。控制系统根据风向标的指向 来检测此时的风向角，再根据风向标与机舱的夹角（锐角）来判断是 否进行偏航。如果系统检测到风向没有发生改变，那么系统不发出偏 航指令：如果系统检测到风向发生变化，那么系统此时进行风向角计 算，工作人员可以根据风向标的方向和系统显示面板来判断风向，计 算出来的风向角再与机舱的夹角进行比对，如果大于10°系统则发出 偏航信号，根据风向角来决定是否左偏或者右偏，偏航多少度。
偏航控制系统特点
偏航系统都能对风向变化进行自动识别，并 进行自动对风；偏航系统的电机都有采用软起动 方式，减少了起动电流对电机的冲击，并使启动 平稳，延长电机寿命；偏航系统都安装有减速器， 使转起动平稳，减小撞击；风机偏航系统都有扭 缆保护装置，使其自动运行更安全可靠；偏航系 统都有可靠的执行电路来进行工作；偏航系统都 具有叶轮锁定装置，以提高风机的可靠性。
风力发电机偏航系统的工作原理
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。
机械毕业设计659风力发电机偏航传动系统的设计与分析
1.2 风力发电技术的国内外发展现状
在一些发达国家，风力发电的建设已经到了一定的成熟阶段。国外风电发展速度非常快，装机容量以每年30％的速度增长。就目前情况看，欧洲的风力发电机研发水平最高，其中以德国与丹麦发展风力发电机最为积极。亚洲的风电事业也蓬勃兴起，到2002年初，装机总容量达到2220MW占世界风电装机总容量的9.1%，我国的风能资源十分丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW。风是没有公害的能源之一，而且它取之不尽，用之不竭。但是，风力发电要求的技术含量较高，成本高，对风装置用不长久。其中，风力发电对风装置的研制还处在初期阶段。风力发电作为未来可取代传统能源的“绿色能源”之一，其发展的速度在诸如太阳能、生物质能和潮汐能等可再生能源中是最具有市场化规模及前景的。虽然我国的风电事业起步比较晚，但在国家政策大力支持下，过去10年的风力发电装机容量年均增长速度达到了55%以上，前景很好。
毕业设计说明书
题目：风力发电机偏航传动系统的设计与分析
专业：机械设计制造及其自动化
学号：
姓名：
指导教师：
完成日期：2014.5.25
风力发电机偏航传动系统的设计与分析
[摘要]本次毕业设计的任务是风力发电机偏航传动系统的设计与分析，经过设计计算和校核计算，完成了所有的数据，并绘制出了图纸。本文对风力发电机偏航减速器的设计过程进行了阐述。
偏航减速器中包括3—6级行星齿轮减速装置，电机输入轴以及输出轴和输出齿轮等部件。在高速重载的情况下通过行星齿轮减速来达到速度要求和扭矩要求。
风力发电机偏航系统的组成
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
风力发电机组偏航系统偏航系统的功能是驱动风轮跟踪风向的变化，使其扫掠面始终与风向垂直，以最大限度地提升风轮对风能的捕获能力。
偏航系统位于塔架和主机架之间，一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压装置等几个部分组成，结构简图如图2-17所示，包含外齿驱动[图2-17（a）]和内齿驱动[图2-17（b）]两种形式。
当风向改变时，风向仪将信号传输到控制装置，控制驱动装置工作，小齿轮在大齿圈上旋转，从而带动机舱旋转使得风轮对准风向。
机舱可以两个方向旋转，旋转方向由接近开关进行检测。
当机舱向同一方向偏航的角度达到700°（根据机型设定）时，限位开关将信号传输到控制装置后，控制机组快速停机，并反转解缆。
偏航驱动装置可以采用电动机驱动或液压马达驱动，制动器可以是常闭式或常开式。
常开式制动器一般是指有液压力或电磁力拖动时，制动器处于锁紧状态；常闭式制动器一般是指有液压力或电磁力拖动时，制动器处于松开状态。
采用常开式制动器时，偏航系统必须具有偏航定位锁紧装置或防逆传动装置。
图2-17 偏航系统结构简图1.偏航轴承偏航轴承的轴承内、外圈分别与机组的机舱和塔体用螺栓连接。
轮齿可采用内齿或外齿形式。
内齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上，啮合受力效果较好，结构紧凑；外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上，加工相对来说比较简单。
具体采用哪种形式应根据机组的具体结构和总体布置进行选择。
偏航齿圈结构简图如图2-18所示。
（1）偏航齿圈的轮齿强度计算方法参照DIN3990—1970《圆柱齿轮和圆锥齿轮承载能力的计算》和GB 3480—1997《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法》及GB/Z 6413.2—2003《圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法：第2部分》进行计算。
在齿轮的设计上，轮齿齿根和齿表面的强度分析，应使用以下系数：图2-18 偏航齿圈结构简图＞1.0；对轮齿齿根断裂强1）静强度分析。
风力发电机及偏航系统
政策法规对产业发展影响分析
补贴政策
政府对风力发电产业的补贴政策，包括上网电价补贴、投资补贴等， 对产业发展起到了积极的推动作用。
税收政策
政府对风力发电产业实行的税收优惠政策，如增值税即征即退、所 得税优惠等，降低了企业的税收负担。
环保政策
政府对可再生能源和环保产业的支持政策，如碳排放权交易、绿色电 力证书等，为风力发电产业的发展提供了良好的政策环境。
多元化能源融合
未来风力发电将与其他能源形式进行 融合，形成多元化的能源供应体系。
05 行业标准与政策法规解读
国内外相关行业标准梳理
国际标准
包括IEC（国际电工委员会）制定的风 力发电机组相关标准，以及ISO（国 际标准化组织）制定的可再生能源和 风力发电相关标准。
国内标准
中国制定的风力发电机组相关标准，如 GB/T（国家推荐性标准）和NB/T（能源行 业标准）等，涵盖了风力发电机组的设计、 制造、试验、安装和运行等方面。
特点
清洁、可
风力发电机类型及结构
类型
水平轴风力发电机、垂直轴风力发电 机等。
结构
包括叶片、轮毂、齿轮箱、发电机、 塔筒、偏航系统等主要部件。
风力发电机性能指标
额定功率
发电机在额定风速下输 出的功率。
切入风速
发电机开始发电的最低 风速。
切出风速
为保护发电机而设定的 最高风速，超过此风速
机的发电量和运行稳定性。
案例二
某风电设备制造商对其偏航系统进 行了结构优化设计，降低了制造成 本并提高了市场竞争力。
案例三
某研究机构将智能化技术应用于偏 航系统，实现了对风力发电机的智 能监控和优化控制，取得了显著的 应用效果。
风力发电机偏航控制系统的研究
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。
阐述风力发电偏航控制系统设计
阐述风力发电偏航控制系统设计1 偏航系统构成偏航系统能对风向变化进行识别，并进行自动对风；偏航电机采用软启动方式并装有减速器，减少启动电流的冲击，使启动过程平稳，延长电机使用寿命；此外还有扭纜保护装置、可靠的执行电路、叶轮锁定装置，来提高风机的可靠性。
当系统检测到风速大于切出风速时，偏航系统执行90°侧风操作，从而起到保护风轮的作用。
偏航过程中采用异步电机作为执行机构，当对风结束时进行机械抱闸使其停止偏航。
偏航系统控制结构图如下图1所示：2 偏航方向判别策略如图2，风向角α的范围是-180°～180°，定义正北方向为风向角0°方向。
风向从正北方向顺时针变化时，风向角正向增加，正南方为180°方向；风向从正北方向逆时针变化时，风向角反向增加，正南方为-180°方向。
如图3，偏航角γ的范围是-1800°～1800°，定义正北方为偏航角0°方向。
机舱顺时针旋转时，偏航角正向增加（右偏航）；机舱逆时针旋转时，偏航角反向增加（左偏航）。
把风向角与偏航角的差值（记作θ，即θ=α-γ，取θ的范围为-1260°～1260°），在对风控制过程中，要选择合理路径，即需要机舱以最短路径跟随风向变化，可遵循以下两条规则：（1）机舱顺时针偏转角度与逆时针偏转角度存在关系式：顺时针偏转角度=360°-逆时针偏转角度即机舱可按顺时针或逆时针两种方向偏转跟踪风向实现对风的目的，本设计中为了缩短对风时间，提高效率，选择偏转角度小的方向（顺时针方向/逆时针方向）进行偏转。
（2）θ与θ±360°×n（n=0，1，2，3）机头的偏转路径一样。
由以上分析给出偏航方向判别表，见表1，其中：n为扭缆的圈数，可以通过计数传感器进行测量。
当检测到机头方向与风向角差值超过设定角度（5°），风力发电机组将执行偏航对风，当此角度达到设定角度（1°）之内时，风力发电机组停止偏航。
考虑电磁兼容性的海上风力发电偏航系统设计优化
考虑电磁兼容性的海上风力发电偏航系统设计优化电磁兼容性（EMC）是指各种电子设备在相互影响和无干扰的情况下正常工作的能力。
在海上风力发电项目中，考虑电磁兼容性对于偏航系统设计至关重要。
本文将重点介绍海上风力发电偏航系统设计的优化方案，以确保其良好的电磁兼容性。
首先，我们需要了解海上风力发电偏航系统的基本原理。
偏航系统主要用于控制风机朝向风的方向，以使其始终面对风并最大化发电效率。
在偏航系统中，涉及到的电子设备包括风向传感器、控制器、电动机等。
这些电子设备之间的电磁干扰可能会影响偏航系统的正常运行，因此我们需要采取一系列的优化措施。
首先，对于电磁辐射问题，我们可以采用屏蔽措施来减少电磁波的辐射。
例如，在电路设计中使用屏蔽罩来包裹敏感的电子元件，以防止电磁波的辐射。
此外，还可以使用电磁屏蔽材料来限制电磁波的传播，确保其不对其他设备造成干扰。
其次，对于电磁感应问题，我们可以采用屏蔽和隔离措施来减少电磁干扰的影响。
例如，将敏感设备与其他可能产生电磁干扰的设备分开布置，以减少彼此之间的电磁干扰。
此外，还可以使用电磁屏蔽材料对电磁感应进行隔离，以减少干扰的传递。
另外，电磁兼容性还包括对电磁脆弱性的考虑。
在海上环境中，风力发电系统会受到海水腐蚀、气候变化等因素的影响，因此我们需要采取一些防护措施来提高系统的耐用性。
例如，选用具有良好防护性能的材料来制造电子设备的外壳，以避免海水和其他环境因素的侵蚀。
此外，还可以定期进行维护和检修，及时发现并修复可能存在的问题，以保证系统的正常运行。
同时，我们还需要对电磁兼容性进行测试和验证。
通过使用专业的测试设备和方法，可以对偏航系统进行电磁兼容性测试，以确保其符合相关标准和规定。
在测试过程中，需要检测系统是否产生电磁辐射、是否对其他设备产生电磁干扰以及是否对电磁感应较为敏感。
通过测试结果的分析，可以及时发现潜在的问题并进行相应的优化调整。
总之，考虑电磁兼容性对于海上风力发电偏航系统设计至关重要。
风力发电机和偏航系统方案
风力发电机和偏航系统方案
摘要：
本文主要介绍了风力发电机和偏航系统方案，此方案将实现高可靠性的偏航控制，大大提升风力发电的功效和效率。
首先介绍了偏航系统的原理，接着详细介绍了风力发电机的工作原理及其控制技术；其次介绍了组成风力发电机和偏航系统的各项组件，如发电机、发电控制系统、偏航控制系统等，以及其功能和实现方法；最后，介绍了风力发电机和偏航系统的安装和测试及其调整方法。
关键词：风力发电机；偏航系统；控制原理；控制系统
1 Introduction
风力发电作为一种可再生能源，具有有效和可控制的特点，目前正在渐渐受到越来越多的关注。
然而，在实现高效率及可靠的偏航控制方面，需要掌握良好的技术才能实现有效利用。
本文介绍了一种新型风力发电机和偏航系统方案，该方案利用了近年来积累的技术思路，集中优化了发电机、发电控制系统、偏航控制系统等多方面的组成结构，实现了风力发电机的高可靠性和高效率偏航控制。
2原理
2.1偏航系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
偏航控制系统特点
偏航系统都能对风向变化进行自动识别，并 进行自动对风；偏航系统的电机都有采用软起动 方式，减少了起动电流对电机的冲击，并使启动 平稳，延长电机寿命；偏航系统都安装有减速器， 使转起动平稳，减小撞击；风机偏航系统都有扭 缆保护装置，使其自动运行更安全可靠；偏航系 统都有可靠的执行电路来进行工作；偏航系统都 具有叶轮锁定装置，以提高风机的可靠性。
偏航系统是水平轴式风力发电机组必 不可少的组成系统之一，对风电机组利用 风能起着非常巨大的作用。风力发电机组 的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动 偏航系统，其主要组成部分包括：偏航大 齿圈、侧面轴承、滑垫保持装置、上下及 侧面滑动衬垫、偏航驱动装置、偏航限位 开关、接近开关、风速仪风向标等等。
偏航系统的功能
在国家的“十二五”规划中，风力发电的建设是使风能成为真正的补 充替代能源和发挥规模效益的主要方式。
风力发电机的类型
风力机的种类和式样很多，但由于风力机 将风能转变为机械能的主要部件是受风力作用 而旋转的风轮,因此,风力机依风轮的结构及其 在气流中的位置大体上可分为两大类:
一类为水平轴风力机 ； 一类为垂直轴风力机。
垂直轴风力机简介
垂直轴风力机的风轮围绕一个垂直轴旋 转，其主要优点是可以接受来自任何方向的 风，因而当风向改变时无需对风。由于不需 要调向装置,也就是说不需要偏航控制系统， 因此它们的结构设计简单。
风力发电机的组成
风力发电机的样式虽然很多,但其原理和结构总的说来 还是大同小异的
风力机的偏航控制系统
偏航控制系统主要有三个功能：
正常运行时自动对风：当机舱偏离风向一定角度时，控制系统 发出向左或者向右调向的指令，机舱开始对风，知道达到允许的范围 内，自动对风停止；
绕揽时自动解缆：当机舱向同一方向累计偏转达到一定的角度时， 系统控制停机，或者此时报告扭揽故障，机组自动停机，等待工作人 员来手动解缆；
风向标和风速仪都安装在风力发电机机舱的尾部，固定在风向标支架 上，引线通过支架得铁管连接在机舱控制柜得模板上。
对风装置每隔十分钟进行一次对风检测。控制系统根据风向标的指向 来检测此时的风向角，再根据风向标与机舱的夹角（锐角）来判断是 否进行偏航。如果系统检测到风向没有发生改变，那么系统不发出偏 航指令：如果系统检测到风向发生变化，那么系统此时进行风向角计 算，工作人员可以根据风向标的方向和系统显示面板来判断风向，计 算出来的风向角再与机舱的夹角进行比对，如果大于10°系统则发出 偏航信号，根据风向角来决定是否左偏或者右偏，偏航多少度。
解缆记数器实物图如 右图所示：
测风装置（风向标和风速仪）
风速仪和风向标是分别利用磁感风速杯和风向标来测定的。风向标的 基本构造分为头部、水平杆和尾翼三个部分。磁感风速杯有三个对称 风杯，固定于垂直轴上，令每个风杯得直径面都垂直。由于风杯凹面 比凸面承受较大得风力，风杯就会随风旋转，工作人员可以通过风杯 转动得速度来确定风速，也可以通过观察面板查找到当前的风速。
失速保护时偏离风向：当有特大强风发生时，机组自动停机，释 放叶尖，背风，以达到保护风轮免受损坏的目的。
偏航控制系统工作原理
机舱是可以顺时针旋转也可以逆时针旋转的，在 偏航过程中，如果机舱总是朝向一个方向旋转是 肯定不行的，因为机舱底部大齿圈内部布置着多 根电缆，机舱旋转电缆也就跟着扭转，所以为了 防止电缆扭转破坏特地控制机舱同一方向旋转圈 数不得超过650度（从0度开始，0度为安装风电 机组时确定的位置）。这种控制方法就是靠偏航 接近开关和限位开关来实现的，接近开关一左一 右共两个，负责记录机舱位置，当机舱达到＋ 650度或－650度时发出信号，控制系统控制偏 航电机反向旋转解缆。限位开关是作为极限位置 开关使用的，当机舱继续旋转达到680度时，限 位开关被触发而使得风电机组快速停机。
毕业设计PowerPoint幻灯片
题目:风力发电机及偏航控制系统
指导老师:NNN 设计人:NNN
风力发电机及偏航控制系统
主要内容
风力发电的背景及发展意义 风力发电机简介 风力机的偏航控制系统
风力发电的背景
能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力，然 而，作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生资源的 储量却日趋减少。世界各个国家都在大力发展风力发电，尤其是欧洲 各国，风力发电已经形成了成熟的规模。
我国风能资源比较丰富，近十几年来，对风能资源状况作了较深入的 勘测调查，全国可开发利用的风能资源总量约2.5亿kw。东南沿海和 山东、辽宁沿海及其岛屿，内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江 下游等地区均属风能资源丰富区，年平均风速≥6m/s ，有很好的开 发利用条件。这些地区中很多地方常规能源贫乏，无电或严重缺电， 尤其是新疆、内蒙古的大部分草原牧区以及沿海几千个岛屿，人口分 散，电网难以通达，或无电力供应，或采用很贵的柴油发电。
偏航控制系统实物图
接近开关简介
接近开关是一个光传感器， 利用偏航齿圈齿的高低不 同而使得光信号不同来工 作，采集光信号并计数。 通过一左一右两个接近开 关采集的信号，控制系统 控制机组偏航不超过680 度，防止线缆缠绕。
接近开关的实物图如右图 所示：
限位开关简介
限位开关也是防止电 缆缠绕而设置的传感 器，当机舱偏航旋转 圈数到680度时，限 位开关发出信号，整 个机组快速停机。
水平轴风力机简介
水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转，工 作时，风轮的旋转平面与风向垂直，风轮上的叶 片是径向安置的,与旋转轴相垂直，用于风力发电 的风力机一般叶片数取 1～4(大多为 2片或 3 片) ，叶片数多的风力机通常称为低速风力机， 它在低速运行时，有较高的风能利用系数和较大 的转矩。它的起动力矩大，起动风速低,因而适用 于提水。叶片数少的风力机通常称为高速风力机。 它在高速运行时有较高的风能利用系数，但起动 风速较高。由于其叶片数很少，在输出同样功率 的条件下比低速风轮要轻得多，因此适用于发电。