风力发电偏航控制系统讲解
风力发电机组偏航系统详细介绍
风力发电机组偏航系统详细介绍2012-12-15资讯频道偏航系统的主要作用有两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。
使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，个。
以保障风力发其二是提供必要的锁紧力矩，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；被动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。
电机组的安全运行。
舵轮常见的有尾舵、偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，和下风向三种；通常都采用主动偏航的齿轮驱动对于并网型风力发电机组来说，齿轮驱动和滑动两种形式。
形式。
1．偏航系统的技术要求1.1. 环境条件在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下：1). 温度；2). 湿度；3). 阳光辐射；雨、冰雹、雪和冰；4).5). 化学活性物质；机械活动微粒；6).盐雾。
风电材料设备7).近海环境需要考虑附加特殊条件。
8).应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。
选择设计值时，应考虑几气候条件的变化应在与年轮周期相对应的正常限制范围内，种气候条件同时出现的可能性。
不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。
1.2. 电缆必须使电缆有足够为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效，电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。
的。
阻尼1.3.偏航系统在机组为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振，阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来偏航时必须具有合适的阻尼力矩。
只有在其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。
确定。
阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。
1.4. 解缆和纽缆保护偏航系统的偏航动解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。
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。
金风2.5MW机组偏航控制系统
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偏航减速器 减速器的作用为将偏航电机发出的高转速低扭矩动能转化成低转速高扭矩动
能以驱动偏航轴承。
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机组偏航角度相差与机组功率的关系
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金风2.5MW机组偏航系统的结构
偏航控制系统的机械部分主要包括4个偏航驱动机构、一个经特殊设计的带外齿圈 的四点接触球轴承( 即偏航轴承）、偏航保护以及一套偏航刹车机构。偏航刹车分 为两部分：一部分为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车，另一部分为偏航制动器。
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尾声：
本课程就讲到这里，如果有什么问题，欢迎 大家踊跃的提出来，我们共同探讨。
同时也希望各位在各自的工作岗位上能像 雄鹰一样自由的翱翔。
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偏航减速器通过几级行星机构，将偏航电机的低扭矩高转速的驱动力转化成高扭矩 低转速的偏航驱动力，驱动整个机舱旋转的。变桨减速器也是同样的机械原理。
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风力机偏航系统
限位开关
大齿圈
接近开关
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当然风向变化是一个连续的过程，并不一定瞬时从东南风就 变为南风了，而是一个逐渐变化的过程。
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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，机舱不能总是朝向一个方向旋转，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 700度时，限位开关被触发而使得风电机组快速停机。
这时，由风速风向仪测得风向变化，并传给控制系统存储 下来，控制系统又来控制偏航驱动装置中的四台偏航电机往 风速变化的方向同步运转，偏航电机通过减速齿轮箱带动小 齿轮旋转。小齿轮是与大齿圈相啮合的，与偏航电机、偏航 齿轮箱统一称为偏航驱动装置，上图可以看出，偏航驱动装 置通过螺栓紧固在主机架上，而大齿圈通过88个螺栓紧固在 塔筒法兰上，不可旋转，那么只能是小齿轮围绕着大齿圈旋 转带动主机架旋转，直到机舱位置与风向仪测得的风向相一 致。
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尾舵对风
许多农用的多 叶风轮风力机也采 用尾舵对风，有些 尾舵是两叶张开的 样式，对风有较大 的阻力，以抗衡多 叶风轮的阻力，保 证稳定的对风。
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尾舵对风
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侧风轮对风
侧风轮对风结构在机舱后部两侧有两个侧风轮（舵轮），两个侧风轮一 般在同一个转轴上，转轴水平并与风力机风轮主轴垂直。在风力机准确对风 时两侧风轮面与风向平行，侧风轮不会旋转；当风力机未对风时侧风轮与风 有夹角就会旋转，并通过齿轮、蜗杆蜗轮推动机舱转动直至风力机风轮对风 后停止。
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。
风力发电机组偏航系统详细介绍
风力发电机组偏航系统详细介绍一、引言随着可再生能源的快速发展，风力发电成为了新兴的清洁能源选择之一、风力发电机组的偏航系统是其核心组成部分之一，它能够使风力发电机组在不同风向下旋转，实现最大风能有效利用。
本文将详细介绍风力发电机组偏航系统的原理、构成和工作过程。
二、原理1.风向感知：通过风速传感器和风向传感器，实时感知风的强度和方向。
2.控制系统：根据风向传感器的反馈信息，计算出偏航控制参数，并传递给执行机构。
3.执行机构：根据控制系统的指令，调整风轮的朝向，使其与风向保持一致。
三、构成1.传感器：风力发电机组偏航系统中的传感器主要包括风速传感器和风向传感器。
风速传感器用于感知风的强度，而风向传感器则用于感知风的方向。
2.控制系统：控制系统是风力发电机组偏航系统的核心部分，主要包括控制算法和控制器。
控制算法根据风向传感器的反馈信息计算出偏航控制参数，而控制器则将这些参数传递给执行机构。
3.执行机构：执行机构负责调整风力发电机组的朝向，使其与风向保持一致。
常见的执行机构包括偏航控制器、偏航电机等。
四、工作过程1.感知风向：风力发电机组偏航系统通过风向传感器感知风的方向。
2.计算控制参数：根据风向传感器的反馈信息，控制算法计算出偏航控制参数。
3.传递控制参数：控制器将计算得到的偏航控制参数传递给执行机构。
4.调整朝向：执行机构根据控制参数的指令，调整风力发电机组的朝向，使其与风向保持一致。
5.持续监测：风力发电机组偏航系统持续监测风的方向，根据实时的风向信息进行调整，实现持续稳定的发电。
五、总结风力发电机组偏航系统是风力发电的关键技术之一，它能够在不同风向下实现最大风能有效利用。
本文详细介绍了风力发电机组偏航系统的原理、构成和工作过程。
通过合理的感知、计算和调整机制，风力发电机组能够始终面向风向，实现高效稳定的发电效果。
随着风力发电技术的不断发展，风力发电机组偏航系统也将不断完善，为可再生能源的发展做出更大的贡献。
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。
风力发电机组偏航控制系统技术分析及应用
风力发电机组偏航控制系统技术分析及应用摘要：基于风能是一种清洁类的可再生能源，所以受到了各个国家的重视，特别是一些水体资源、煤矿资源紧缺的地区，风力发电已经成为了当地首选的能源供应形式。
但是，风力发电机组在运转工作期间，经常会因为风速、风向的变化，影响到电力能源的生产量，继而影响到所在地区电力能源的照常供给。
为了防止这种情况的产生，在风电机组中普遍会安装偏航控制系统，以此精准地找对风向，确保风轮得到最大的风能，用以扩增电力能源的生产量。
鉴于此，本文主要针对风力发电机组偏航控制系统技术做出了分析，继而陈述了如何在风力发电机组中发挥出偏航控制系统技术的功能作用，以供参考。
关键词：风力发电；机组；偏航控制系统技术；分析；应用1风力发电机组结构最近这些年，能源资源紧缺问题日渐增重，加之城市化、工业化建设速度的增快，致使城市环境污染问题变得愈来愈严重。
为了优化环境污染问题，国内相关环保部门，开始正视了环境治理、调整能源结构等工作，以期用清洁能源代替普通能源。
在此背景下，风力发电这种电力能源的生产模式应时而生，考虑到风力发电具备了节能减耗、绿色环保的功能作用，而且拥有很强的可再生性，所以受到了电力领域的普遍欢迎，在未来风力发电也必然会成为电力企业的主流生产模式。
通常状况下，风力发电机组主要涵盖了主轴、联轴装置、发电机、传动齿轮箱构成，并且在这些组成部分上都会同步安装加速传感装置，在加速传感装置上加装信号线连接触头、信号线连接触头与振动监测装置相连接，如此便可创建出风力发电机组的实时监测系统，用以随时掌控发电机组的运转工作情况，这样就能做到随时察觉异常情况，及时选用针对性强的优化措施，处理相应的问题，助力于电力能源生产效率的提升。
2基于风力发电机组的偏航控制系统技术2.1偏航控制系统的工作原理借助风传感装置，可以将风向的改变情况反馈到偏航电机控制回路上的处理装置之中，然后此装置便可判断偏航方向、偏航角度，最终实现对风的目标。
风电机组偏航系统
风电机组偏航系统
偏航系统是指风力发电机组在风向变化时保持一定的航向，使风电机
组的发电效率达到最优。
偏航系统由控制系统和驱动系统组成，它是指整
个风电机组的调节系统，它的作用是在自动把叶片中小的旋转和转向偏转
加以调节，以期达到最佳发电效果。
偏航系统的控制系统通常由一个传感器、一个控制器和一个两轴俯仰
控制器组成，控制器的逻辑由传感器收集的信息传输给俯仰控制器，从而
实现叶片旋转和偏转的自动控制。
驱动系统是指叶片旋转时的驱动机构，由驱动电机和传动机构组成，
它接受控制器传来的舵角控制信号，进而控制驱动电机的运行，实现叶片
的自动偏转。
另外，偏航系统还需要安装一个或者多个传感器，用以检测风向变化
并将信息传递给控制器，以便根据当前的风向变化对叶片进行相应的调节。
传感器的工作原理是检测风向，通过磁力计、陀螺仪或者红外传感器，将
信息传递给控制器，从而实现叶片的自动偏转和调节。
风力发电机组偏航系统的结构与作用
风力发电机组偏航系统的结构与作用风力发电机组偏航系统的结构与作用偏航系统是一个随动系统，风向仪将采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），将机头朝正对风的方向调整，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。
偏航控制系统框图如下图所示：下文将对偏航控制系统的各机构进行分析：1、风速仪风力发电机组应有两个可加热式风速计。
在正常运行或风速大于最小极限风速时，风速计程序连续检查和监视所有风速计的同步运行。
计算机每秒采集一次来自于风速仪的风速数据；每10min计算一次平均值，用于判别起动风速和停机风速。
测量数据的差值应在差值极限1.5m/s以内。
如果所有风速计发送的都是合理信号，控制系统将取一个平均值。
2、风向标风向标安装在机舱顶部两侧，主要测量风向与机舱中心线的偏差角。
一般采用两个风向标，以便互相校验，排除可能产生的误信号。
控制器根据风向信号，起动偏航系统。
当两个风向标不一致时，偏航会自动中断。
当风速低于3m/s时，偏航系统不会起动。
3、扭揽开关扭缆开关是通过齿轮咬合机械装置将信号传递PLC进行处理和发出指令进行工作的。
除了在控制软件上编入调向记数程序外，一般在电缆处安装行程开关，当其触点与电缆束连接，当电缆束随机舱转动到一定程度即启动开关。
以国内某知名公司生产的1.5MW风机为例，当机身在同一方向己旋转2转(720度)，且风力机不处在工作区域(即10分钟平均风速低于切入风速) 系统进入解缆程序。
解缆过程中，当风力机回到工作区域(即10分钟平均风速高于切入风速)，系统停止解缆程序，进入发电程序，但当机身在同一方向己旋转2.5转(900度)偏航限位动作扭缆保护，系统强行进入解缆程序，此时系统停止全部工作，直至解缆完成。
当风速超过25 m/s时，自动解缆停止。
自动解除电缆缠绕可以通过人工调向来检验是否正常。
偏航系统浅谈
偏航系统浅谈摘要风作为自然的产物，风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点。
因此，控制技术是机组安全高效运行的关键,偏航控制系统成为水平轴风力发电机组的重要组成部分.本文简述了风机偏航系统,其中包括偏航系统的功能、组成及工作原理等。
其次还介绍了偏航系统常见故障点的分析。
关键词：偏航系统组成工作原理常见故障点目录一、引言 (4)二、偏航系统的功能 (5)三、偏航系统的组成 (6)四、偏航系统工作原理 (7)（一）测量 (7)（二）偏航识别 (8)（三）偏航执行过程 (8)五、偏航系统的维护 (8)（一）偏航减速器的运行检查： (8)(二）润滑油加注： (9)（三）偏航小齿轮与外齿圈的啮合间隙 (9)1．偏航轴承： (9)2．偏航刹车： (10)3．紧固螺栓: (10)六、偏航系统常见故障点分析 (10)（一）机械方面原因： (10)1．检查偏航电机 (10)2．检查偏航齿轮箱 (10)3．检查偏航驱动小齿轮 (10)4．检查偏航轴承 (10)5．检查刹车器安装对中性 (11)（二）电控方面原因： (12)（三）液压方面原因： (12)七、结束语 (13)参考文献 (14)偏航系统浅谈一、引言随着不可再生资源的消耗，可再生利用的新能源在全球得到广泛关注。
风能以其巨大的储量、广泛的分布、便捷地采集得到发达国家和部分发展中国家的青睐。
偏航系统在作为风电控制系统的重要组成部分，主要应用于水平轴的风力发电机组。
其作用在于当风向变化时，能够快速平稳地对准风向,以便获得最大的风能。
二、偏航系统的功能风力发电机组的偏航系统也可以成为对风系统，由于风向经常改变，如果叶轮扫风面和风向不垂直，不但功率输出减少，而且载荷情况也更加恶劣。
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，使风轮扫风掠面与风向保持垂直.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，使风轮扫风掠面与风向保持垂直.机舱在反复调整方向的过程中，有可能发生沿着同一方向累计转了很多圈，造成机舱与塔底之间的电缆扭绞,因此偏航系统具备解缆功能.而且保证机组在小风状态下自行解缆，避免了在高风速段偏航解缆造成的发电量损失。
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。
偏航控制系统介绍培训
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偏航控制系统介绍
1.偏航系统的作用、种类和组成
1.1偏航系统是风电机组特有的伺服系统。偏 航系统的主要作用有两个。其一是与风电 机组的控制系统相互配合，使风电机组的 风轮始终处于迎风状态，充分利用风能， 提高风电机组的发电效率，同时在风向相 对固定时能提供必要的锁紧力矩，以保障 风电机组的安全运行。其二是由于风电机 组可能持续地一个方向偏航，为了保证机 组悬垂部分的电缆不至于产生过度的纽绞 而使电缆断裂、失效，在电缆达到设计缠 绕值时能自动解除缠绕。
3级状态，自动解缆，分为低风解缆和高风 解缆。
低风解缆，当风速小于设定值时，风机电 缆缠绕达到较小的角度时启动解缆。
高风解缆，当风速大于设定值时，风机电 缆缠绕到达较大的角度时启动解缆。
解缆策略为360°的整数倍，好处在于尽量 减少无谓的偏航，增加可利用率，尽可能 的减少机械磨损。
4级状态，手动偏航，在触摸屏上进行手都 偏航，触发一次命令偏航180°，好处在于 防止人为地疏忽导致电缆扭角过大而触发 严重事故
6米以下风速，检测误差角度16°（30s平 均值），延迟2分钟开出偏航命令。 8米以上风速，检测误差角度8°（30s平 均值），延迟1分钟开出偏航命令。 风向陡转，检测误差角度30°（30s平均 值），立即开出偏航命令
2级状态，停止偏航，由于某种状态导致不 能进行偏航，但是风机可以照常运转，比 如风向标故障等。自动解缆，当塔筒内电 缆缠绕角度达到一定角度时需要进行停机 并让机舱的反向旋转操作，为提高整机利 用率分为低风解缆和高风解缆。
5级状态，禁止偏航，高级别的刹车状态或 者是电缆扭角超限。
电缆计数，通过位于机舱底部电缆顺、逆时 针极限开关左侧的一对传感器实现，传感器 对凸齿产生感应，将一高电平脉冲传给主控 计数系统。经过主控系统分析后确认偏航方 向和旋转角度。两个传感器产生四种状态， 传感器1亮、传感器2亮，传感器1灭、传感 器2亮，传感器1灭、传感器2灭，传感器1亮、 传感器2灭。
风力发电偏航控制系统讲解
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国内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，广州和四川在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，其中内蒙古风电装机容量以1853.63万千瓦位居第一，河北与甘肃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。
风力发电机偏航系统控制
摘要能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。
风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约常规能源，而且减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益，越来越受到各国的重视。
由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。
偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。
风力发电机组的偏航控制系统，主要分为两大类：被动迎风偏航系统和主动迎风系统。
前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。
后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。
本文设计是大型风力发电机组根据风速仪、风向标等传感器数据，对风、制动、开闸并确定起动，达到同步转速一段时间后，进行并网操作，开始发电。
本文介绍了风力机的偏航控制机构、驱动机构的基础上，采用PLC作为主控单元，设计了风电机组的偏航控制系统。
系统根据风向、风速传感器采集的数据，采取逻辑控制主动对风，实现了对风过程可控。
论文给出了基于风向标、风速仪的偏航控制系统的软硬件设计结果。
关键词：风力发电机；风向标；偏航控制系统；驱动机构目录第1章绪论 (2)1.1 课题的背景和意义 (2)1.2 国内风力发电的发展 (3)第2章风力发电机组系统组成及功能简介 (5)2.1 风力机桨叶系统 (5)2.2 风力机齿轮箱系统 (6)2.3 发电机系统 (7)2.4 偏航系统 (8)2.6 刹车系统 (8)2.8 控制系统 (8)第3章偏航控制系统功能和原理 (10)3.1 偏航控制机构 (10)3.1.1 风向传感器 (10)3.1.2 偏航控制器 (12)3.1.3 解缆传感器 (12)3.2 偏航驱动机构 (13)3.2.2 偏航驱动装置 (15)3.2.3 偏航制动器 (16)第4章偏航控制系统设计及结果分析 (18)4.1 偏航系统控制过程分析 (18)4.1.1 自动偏航 (18)4.1.2 90度侧风控制 (19)4.1.3 人工偏航控制 (20)4.1.4 自动解缆 (20)4.1.5 阻尼刹车 (21)4.2 偏航控制系统总体设计结构与思想 (22)4.3 偏航控制系统设计各组成器件简介、选型及原理 (22)总结与展望 (23)参考文献 (24)致谢 (24)第1章绪论1.1 课题的背景和意义人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。
风力发电偏航控制系统汇总
风力发电偏航控制系统汇总摘要：本文档将对风力发电偏航控制系统进行详细的汇总，包括系统的构成、工作原理、性能要求等方面的内容。
风力发电偏航控制系统是风力发电机组中的重要组成部分，对于保持风轮与风向的最佳角度，稳定发电功率起着至关重要的作用。
本文档将从理论分析到实际应用，全面介绍风力发电偏航控制系统的相关知识。
1.系统的构成风力发电偏航控制系统主要由风向传感器、控制器、执行器和监控系统等组成。
风向传感器用于感知风向，控制器根据传感器反馈的信号对偏航控制进行调整，执行器负责实际控制风轮偏航角度，监控系统用于监测系统的运行状态并提供报警和故障诊断功能。
2.工作原理风力发电偏航控制系统的工作原理主要基于风力发电机组的功率曲线和风速传感器的信号。
控制器通过风速传感器实时监测风速，并根据预设的功率曲线确定最佳的偏航角度。
一旦风速超过或低于一些阈值，控制器便会调整偏航角度，以确保风轮能够以最佳的角度与风向对齐，从而最大限度地提高发电效率。
3.性能要求（1）动态响应：系统的动态响应能力决定了其对不同风速变化的适应性。
系统应具备较高的控制精度和快速的响应速度，以调整风轮的偏航角度。
（2）稳定性：系统应具备良好的稳定性，能够在不同工况下保持稳定的发电功率，避免频繁的调整和偏航角度的波动。
（3）可靠性：系统应具备较高的可靠性，能够在长时间运行中保持稳定的工作状态，并具备自动报警和故障诊断功能，及时处理可能的故障。
4.实际应用风力发电偏航控制系统已经被广泛应用于风力发电场中。
通过对风力发电机组的偏航角度进行控制，系统能够提高发电效率，降低机组的损耗，并延长设备的使用寿命。
在实际应用中，系统还需要根据不同的环境和工况条件进行优化调整，以满足更高的发电要求。
结论：风力发电偏航控制系统是风力发电机组中的关键技术之一，对于提高发电效率、实现可靠运行起着重要作用。
本文档对系统的构成、工作原理、性能要求和实际应用等方面进行了详细的汇总和介绍。
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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。
996~2011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国内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，广州和四川在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，其中内蒙古风电装机容量以1853.63万千瓦位居第一，河北与甘肃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。
758, 25■ &n 64 ■ 396. 17 360.25262. It ^36. b4 :?5.5： 書皴地区名称丿 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。
它的主要作用有两 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。
2.2偏航系统的结构组成风力机的偏航系统由偏航控制机构和偏航驱动机构两大部分组成， 其中偏航 控制机构包括风向风速传感器，偏航控制器，解缆传感器。
机械驱动机构包括：， 偏航轴承，偏航驱动装置，偏航制动器，偏航计数器，偏航控制机构是风力机特 有的伺服系统，机械驱动机构则是偏航系统的执行机构。
以下图2-1就是偏航控制系统的结构框图。
图2-1 偏航控制系统的结构框图2.3偏航控制机构2.3.1风向风速传感器2000 160014001200lOtiD800fKJD400200 内蒙古河北 If 肃 辽宁 血菲 黑龜江 吉梅 新疆 宁夏 ill®风向风速传感器又称为风向风速计，它是用来测量风向和风速用的。
而风向传感器有很多种类，但是一般都是采用螺旋式，而风速重要用于变桨柜来配合我们的偏航控制。
风力机上安装的风向、风速计与气象和气候分析所用的测风设备不同有一些区别，一是因为只用于控制偏航系统的工作，并不用于风向、风速的精确计量，因此通常精度较低，而是风向仪安装在机舱顶部随机舱一起转动，因此只能测量出机舱与来风方向的大致角度，以判断从哪个方向偏航对风，并不能检测出风的实际方向。
因此风力机上所使用的风向仪和测风装置上的风向仪在结构和原理上有很大区别，以下是图2-2是风向传感器。
图2-2风向传感器2.3.2偏航控制器偏航控制器负责接受和处理信号，根据控制要求，发送控制命令。
通常采用单片机等微处理器作为偏航控制器，随着数字处理信号技术的发展，采用嵌入式微处理器或者DSP等作为控制器成为研究应用的趋势。
2.3.3 解缆传感器由于风力机总是选择最短距离最短时间内偏航对风，有时由于风向的变化规律，风力机有可能长时间往一个方向偏航对风，这样就会造成电缆的缠绕，如果缠绕圈过多，超过了规定的值，将造成电缆的损坏。
为了防止这种现象的发生，通常安装有解缆传感器。
解缆传感器安装在机舱底部，通过一个尼龙齿轮与偏航大齿圈啮合，这样在偏航过程中，尼龙齿轮也一起转动。
通过蜗轮、蜗杆和齿轮传动多级减速，驱动一组凸轮，每个凸轮推动一个微动开关工作，发出不同的信号指令。
微处理器通过各个微动开关的信号来判断是否需要解缆，向哪个方向解缆以及何时停止解缆等。
2.4 偏航机械驱动机构风力发电机组的偏航系统一般有外齿形式和内齿形式两种。
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的制动器；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的制动器。
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。
2.4.1 偏航轴承常用的偏航轴承有滑动轴承和回转支承两种类型。
滑动轴承常用工程塑料做轴瓦，这种材料即使在缺少润滑的情况下也能正常工作。
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。
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；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。
具体采用内齿形式或外齿形式应根据机组的具体结构和总体布置进行选择。
偏航齿圈的结构简图，如图2-3 所示。
偏航制动签偏航制动誥a）外齿驱动形式的偏航b）内齿驱动形式的偏航系统图2-3偏航齿圈的结构简图2.4.2偏航驱动装置驱动装置一般由驱动电动机或驱动马达、减速器、传动齿轮、轮齿间隙调整机构等组成。
驱动装置的减速器一般可采用行星减速器或蜗轮蜗杆与行星减速器串联;传动齿轮一般采用渐开线圆柱齿轮。
驱动装置也包括偏航电机和偏航减速齿轮机构，偏航驱动装置通常采用开式齿轮传动。
大齿轮固定在塔架顶部静止不动，多采用内齿轮结构，小齿轮由安装在机舱上的驱动器驱动。
2.4.3偏航制动器为了保证风力机停止偏航时不会因叶片受风载荷而被动偏离风向的情况，风力机上多装有偏航制动器。
偏航制动器是偏航系统中的重要部件，制动器应在额定负载下，制动力矩稳定，其值应不小于设计值。
偏航制动器一般采用液压。
制动盘通常位于塔架或塔架与机舱的适配器上，一般为环状,制动盘的材质应具有足够的强度和韧性。
2.4.4偏航计数器偏航计数器是记录偏航系统旋转圈数的装置，当偏航系统旋转的圈数达到设计所规定的初级解缆和终极解缆圈数时，计数器则给控制系统发信号使机组自动进行解缆。
计数器一般是一个带控制开关的蜗轮蜗杆装置或是与其相类似的程序。
3.偏航系统的控制过程与设计要求3.1偏航系统控制过程在控制过程当中，我们根据风力发电机在偏航中的作用，就对系统进行分析，偏航系统的控制过程可以分为：在可用风速范围内，自动偏航;超出可用风速范围时90度侧风;为防止电缆缠绕，自动解缆；在风机维修或故障时，人工偏航。
3.1.1自动偏航自动偏航是指风力发电机，根据风向与机舱的夹角，自动调整机舱位置，确保风轮能够准确对风，以实现风能的最大获取。
为了防止过频的执行偏航动作，保证风力发电机的寿命，偏航系统需要有一个合适的偏航误差容许角。
当超出误差范围时,系统控制器发出自动偏航指令，使机舱准确对风。
对于运行中的风机，平均风向不可能突变，所以风机绝大部分时间都在进行锐角偏航。
但对于由停机状态开始运行的风机，也有可能进行钝角偏航，图3-1为自动偏航示意图。
3.1.2 90 度侧风90度侧风是指在出现特大强风等极端环境时，为了保证风力发电机的安全，停机时需要将风轮侧对风向的操作。
90度侧风时应当使机舱走最短路径，尽量减小偏航运转时间降低风机损坏的危险性。
90度侧风时需屏蔽自动偏航指令。
在机舱调到侧风位置时，应当启动偏航刹车器。
当风向变化时，风轮同样也需要追踪风向的变化，使风轮始终保持侧风位置，确保风力发电机的安全。
3.1.3人工偏航人工偏航是指当风力发电机自动偏航失效，在需要维修和人工解缆时，通过人工发送命令来控制风力发电机调向的操作。
当偏航控制器接到开启人工偏航的命令后,控制器首先检测此时偏航系统是否正在进行偏航操作。
如果系统无偏航操作,则屏蔽自动偏航操作，如果系统正在进行偏航，则清除自动偏航控制标记信号;然后检测自动偏航的方向信号,如果与人工偏航方向一致, 控制偏航电机继续运转,执行人工偏航;若不一致,先停止偏航电机工作,再向相反方向进行运转并记录转向, 当系统检测到人工偏航停止信号出现时, 停止偏航电机工作, 启动偏航刹车器, 清除人工偏航标志。
3.1.4 自动解缆由于自然风的随机性, 风机的偏航方向也是不确定的。
如风力发电机持续向同一方向转动, 就会造成电缆缠绕,甚至绞断。
因此解缆装置成为了风力发电机偏航系统的一个重要部分。
当风机达到其自身规定的解缆角度时, 系统进行自动解缆,此时风力发电机立即刹车停机,然后启动偏航电机驱动机舱反方向旋转, 使机舱返回电缆无缠绕位置。
3.2 偏航系统设计要求在我们设计偏航系统的时候，我们要考虑很多的条件来确保系统能够更加的可靠运行，最主要有环境条件的注意，如温度、湿度、阳光辐射、雨、冰雹、雪和冰、近海环境需要考虑附加特殊条件。
其二就是电缆，为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效, 风力发电机智能偏航控制系统研究必须使电缆有足够的悬垂量, 在设计上要采用冗余设计。
电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的。
其三就是解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。
其四就是偏航液压系统，并网型风力发电机组的偏航系统一般都设有液压装置, 其作用是拖动偏航制动器松开或锁紧。
一般液压管路应采用无缝钢管制成, 柔性管路连接部分应采用合适的高压软管，最后就是要对一些系统环境该进行密封的要密封处理，有一些设备零件需要做好防腐。
4 偏航控制系统的功能及原理4.1 偏航控制系统的功能偏航系统是风力发电机组特有的伺服系统，是风力发电机组电控系统必不可少的重要组成部分。
它的功能有两个：一是要控制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，自动解除缠绕。
风力机偏航的原理是通过风传感器检测风向、风速，并将检测到的风向信号送到微处理器，微处理器计算出风向信号与机舱位置的夹角，从而确定是否需要调整机舱方向以及朝哪个方向调整能尽快对准风向。