风力发电机组偏航控制系统

　　摘　要：在分析风力发电机组偏航控制系统工作原理的基础上设计了偏航控制器，利用单片机的软硬件系统来驱动偏航电机。Z终提高了风能的利用效率和捕获风能的能力，增大发电效率，使其保持到Z优的工作状态,进一步实现了风力发电机组的智能控制。
　　关键词：风力发电机；偏航控制；智能控制
　　0　引言
　　作为一种无污染的可再生能源，风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景。随着社会对能源的急剧需求，我国风力发电的单机容量已发展到兆瓦级机组，控制方式从基本的定桨距失速型控制转向变桨距控制，但与水平还有一定差距。风力发电机设置偏航调向系统，可以使风轮Z大程度地保持迎风状态，从而高效地利用风能，进一步降低发电成本，有效地保护风力发电机，是风力发电机组电控系统必不可少的重要组成部分，故对其进行研究。
　　1　偏航控制系统原理
　　偏航系统的原理框图如图1，工作原理为：通过风传感器将风向的变化传递到偏航电机控制回路的处理器里，判断后决定偏航方向和偏航角度，Z终达到对风目的。为减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对风。当对风结束后，风传感器失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。 　　2　偏航控制系统设计
　　偏航系统可分为被动偏航和主动偏航2种类型，大型风力发电机组中采用主动偏航控制，即由调向电机将风轮调至迎风位置。主动偏航需要测量风向，根据风向和风轮平面法线方向确定调向方向，虽结构复杂，但迎风过程可控。
　　2.1硬件系统设计
　　系统主电路采用1片AT89C52单片机和3片8255A可编程并行I/O接口芯片组成，同时配以适当的接口作为输入输出通道，见图2。采用MCS-51单片机AT89C52。采用2片8255A分别用于信号输入和风向传感器输入，第3片8255A作为信号的输出口。接口分配需要根据偏航控制器的特点以及方便连线。考虑到风力发电机组的工作条件恶劣，气候环境复杂，并根据偏航系统的控制精度要求与特点，选用光电型风传感器。测风装置包括风速和风向传感器，以及横杆、电源、电缆元件。可测量0～360°范围，符合EMC标准，内置电子捕获8位格雷码和转换装置，携带变送器带加热，能够适合恶劣环境的风速风向测量。 　　2.2软件设计流程
　　偏航系统的控制过程可以分为：风传感器控制的自动偏航、90°侧风、人工偏航、自动解缆和偏航制动。自动偏航控制过程中，通过风传感给出的风向输出信号，由单片机判定机舱与风向的偏离角度，根据偏离的程度和风向传感器的灵敏度，给出偏航控制命令。当风力发电机组的转速大于超速上限时，作偏转90°侧风控制，同时投入气动刹车，脱网，转速降下来后，抱机械闸停机。人工偏航是当自动偏航失败或风力机需要维修时，通过人工指令来进行的偏航措施。不同的风力发电机需要解缆时的缠绕圈数都有规定。解缆动作包括计算机控制的凸轮自动解缆和纽缆开关控制的安全链动作计算机报警2部分，偏航系统控制过程的主程序如图3。 　　根据风传感器对角度电信号的分析，确定偏航方向的控制算法如图4。 　　3　结束语
　　该系统使迎风调向准确稳定，为工程设计和实际应用提供了参考依据。同时，对延长调向机构的寿命和提高发电量及发电效率，有十分重要的意义。