风力发电偏航减速器试验台设计

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毕业论文（设计）任务书

论文（设计）题目：风力发电偏航减速器试验台设计

学号：姓名：专业：机械设计制造及其自动化

指导教师：系主任：

一、主要内容及基本要求

1. 设计计算部分：分析偏航减速器试验台的工作原理，分析偏航减速器的齿轮和惰轮啮合的关系式。并通过对惰轮轴的校核进行结构设计估计其惰轮轴的最小直径，最后对各零件进行定位，最后设计出偏航减速器试验台。

2. 运行控制部分设计：根据设计要求，采用了电机加载方式，并实现能量回馈控制。运行控制系统通过对变频电机的控制实现减速器运行工况的模拟：控制加载电机的方向转矩实现减速器负荷的模拟，采用电机转矩直接矢量控制，以提高转矩的稳定性和精确性；采用直流母线的方式实现能量的回馈；以检测控制台的旋钮实现转速、转向和负荷的远程控制。测试对象为偏航减速器运行控制系统。运行控制系统由主电路和控制电路两部分组成，主电路实现功率级的电机控制，控制电路实现信号级的控制，包括：驱动电机的速度调节、加载电机的转矩调节、驱动、加载电机的正反转控制、启停的实现、空损和加载试验工位的选择、急停功能的实现、超出正常工况的报警、直流母线的通断控制、电机散热风扇的延时关闭、电机的点动控制，采用PLC进行程序设计。

3. 设计要求测试对象：2MW风电机组偏航减速器，主要测试数据：输入、输出转速、转矩和功率、转动效率、油池温度、压力，壳体温度、壳体振动、被试件

输出小齿轮转速，测试数据精度要求：温度±1°C,转速±1%,转矩±1%，结构紧凑，外形美观，功能可扩展。，偏航减速器输入功率3KW、输入转速940rpm、传动比1330±1%、输出转速0.7-0. 9rpm、输出齿轮扭矩24KW.M、工作寿命为满载荷1年。

二、重点研究的问题

本课题的研究目的就是根据风力发电偏航减速器试验台的基本功能及所需检测的技术参数，结合当前计算机技术、自动检测与控制技术的特点，以检测实用性、操作方便性、使用可靠性为原则来完成整个风力发电偏航减速器试验台的

设计。同时，运用PLC对偏航减速器试验台的驱动电机和加载电机进行控制。

三、进度安排

四、应收集的资料及主要参考文献

［1］濮良贵,纪名刚. 机械设计[M]. 北京:高等教育出版社,2002.

[2] 徐灏.机械设计手册-第三卷[M]. 北京：机械工业出版社,1993.

[3]严陆光,倪受元.太阳能与风力发电的现状与展望[ J ] .电网技术,1995,20.

［4］李世芸.Solid Edge三维设计教程[M]. 北京:机械工业出版社，2003.7.

［5］侯国屏.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].清华大学出版社，2005.2.

［6］戴敬.LABVIEW基础教程[M].国防工业出版社，2002.

［7］孙垣,陈做模.机械原理[M].高等教育出版社，2006.5.

［8］解蕾,张延迟,解大.风力发电试验台的设计和研究[J].2007,34(11).3.［9］懂泳,王洪杰.PLC控制技术在矿用试验台上的研究[J].2008，16(6):2. [10］蒲晓波.西门子 PLC在盾构控制系统检测试验台的应用[J].2009,29(1):1.

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

第1章绪论 (3)

1.1课题的研究背景 (3)

1.1.1当代能源危机问题 (3)

1.1.2环境问题 (3)

1.1.3新能源的开发与应用 (4)

1.2风力发电技术国内外研究发展现状 (5)

1.2.1国外的发展现状 (5)

1.2.2国内的发展现状 (5)

1.3风力发电偏航减速器试验台研制的目的及意义 (6)

1.4风力发电偏航减速器试验台的研究情况 (6)

1.5本文论文研究地内容 (7)

第2章偏航减速器试验台工作的要求 (8)

2.1偏航减速器试验台的基本设计依据 (8)

2.2偏航减速器试验台的基本功能 (8)

2.3本章小结 (8)

第3章偏航减速器试验台方案及其具体设计 (9)

3.1试验台整体方案 (9)

3.2偏航减速器试验台工作的原理 (9)

3.3 偏航减速器试验台机械部分的具体设计 (9)

3.3.1偏航减速器试验台机械部分总体设计 (9)

3.3.2偏航减速器负载试验台的设计 (10)

3.3.3偏航减速器空载试验台的设计 (19)

3.4 本章小结 (21)

第4章偏航减速器试验台运行控制系统设计 (23)

4.1 变频调速基本概念 (23)

4.2 变频调速的类型 (23)

4.3变频器的组成 (25)

4.4变频器的主要功能 (25)

4.4.1变频器给定功能 (25)

4.4.2升速、降速和制动功能 (26)

4.4.3控制功能 (26)

4.4.4保护功能 (26)

4.5本实验台采用的变频器及RIOM板接口 (26)

4.5.1本实验台采用的变频器 (26)

4.5.2本实验台采用的变频器的RIOM板接口 (29)

4.6运行控制系统地实现方式 (30)

4.6.1驱动电机的速度调节 (30)

4.6.2加载电机的转矩调节 (30)

4.6.3驱动、加载电机的正反转控制 (30)

4.6.4启动、停止的实现 (31)

4.6.5空损/加载工位的选择 (31)

4.6.6急停功能的实现 (31)

4.6.7超出正常工况的报警 (31)

4.6.8直流母线的通断 (31)

4.6.9电机散热风扇的延时关闭 (31)

4.6.10电机的电动控制 (32)

4.7本章小结 (36)

第5章偏航减速器测试系统设计 (37)

5.1测试系统总体设计 (37)

5.2测试系统具体实现方式 (37)

5.2.1减速器转矩、转速测量 (37)

5.2.2 油温及壳体温度的测量 (38)

5.2.3 箱体振动检检测 (38)

5.2.4箱体压力检测 (38)

5.2.5减速器小齿轮转速测量 (38)

5. 2.6数据采集卡及工控机 (38)

5.2.7测试系统元器件的选型及价格 (39)

5.2.7传感信号抗干扰传输 (39)

5.3 本章小结 (39)

第6章结论 (40)

参考文献 (41)

附录 (42)