風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)all

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組——控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是20世紀(jì)80年代興起的一項(xiàng)新能源技術(shù)，一開(kāi)始就受到世界各國(guó)的高度重視，因而迅速實(shí)現(xiàn)了商品化、產(chǎn)業(yè)化，特別是隨著計(jì)算機(jī)與控制技術(shù)的飛速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展極為迅速。2023/7/31

1、單機(jī)容量從最初的數(shù)十千瓦級(jí)發(fā)展到兆瓦級(jí)機(jī)組；風(fēng)機(jī)發(fā)展演變

2、

控制方式從基本單一的定槳距失速控制發(fā)展為全槳葉變距和變速控制的智能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；2023/7/31定槳失速型風(fēng)機(jī)2023/7/31變槳型風(fēng)機(jī)槳葉0度角槳葉90度角2023/7/31

3、風(fēng)機(jī)可靠性：從最初的50%提高到98%以上；

4、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行：實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)程控制（通過(guò)SCADA系統(tǒng)）。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)2023/7/31風(fēng)輪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從風(fēng)能到機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換；機(jī)組功能：兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械能到電能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。2023/7/31

控制系統(tǒng)功能：

接收機(jī)組及其工作環(huán)境信息，調(diào)節(jié)機(jī)組按照預(yù)先設(shè)定的要求運(yùn)行；通過(guò)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，提高機(jī)組運(yùn)行效率，確保機(jī)組高效率運(yùn)行；對(duì)機(jī)組出現(xiàn)的故障予以檢測(cè)，特別是涉及到如超速、振動(dòng)、過(guò)功率、過(guò)熱等故障，并采取完善的保護(hù)措施。2023/7/31輸出單元輸入單元2023/7/312、風(fēng)機(jī)參數(shù)3、系統(tǒng)功能1、機(jī)組類型4、功率曲線及控制策略7、傳感器5、并網(wǎng)控制6、變槳控制索引2023/7/31機(jī)組類型恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2023/7/31恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

定速失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常采用感應(yīng)發(fā)電機(jī)直接連接到交流電網(wǎng)；

運(yùn)行中，轉(zhuǎn)速基本恒定，槳距角不可變；

低于額定風(fēng)速，風(fēng)能利用系數(shù)低；高于額定風(fēng)速，通過(guò)槳葉的失速性能調(diào)節(jié)，限制功率輸出。

2023/7/312023/7/31定槳失速型電控系統(tǒng)從部件劃分，可分為兩大部分：主控柜電容器柜控制器軟并網(wǎng)模塊電容器組2023/7/312023/7/31主要功能包括：偏航控制、液壓控制、齒輪箱控制、剎車控制、溫度控制、電網(wǎng)監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、無(wú)功補(bǔ)償和啟停控制。2023/7/31系統(tǒng)傳感信號(hào)主要由信號(hào)接口電路完成，它們向計(jì)算機(jī)控制器提供電氣隔離標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。這些信號(hào)有模擬量、開(kāi)關(guān)量、頻率量，信號(hào)的電壓和電流范圍一般為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。2023/7/31控制系統(tǒng)輸入信號(hào)、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的參數(shù)有：三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)、輸出功率、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)繞組溫度、齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、控制板溫度、機(jī)械制動(dòng)閘片磨損及溫度、電纜扭絞、機(jī)艙振動(dòng)、風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)等。為了得到系統(tǒng)運(yùn)行的情況，系統(tǒng)還需監(jiān)測(cè)各接觸器的開(kāi)關(guān)、液壓閥壓力狀況、偏航運(yùn)作和按鍵輸入等情況。輸入信號(hào)2023/7/31系統(tǒng)的模擬輸入量：

發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的三相電壓、三相電流和發(fā)電機(jī)繞組溫度、齒輪箱油溫、環(huán)境溫度、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的熱升溫度；系統(tǒng)的頻率輸入量：

風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)速儀、風(fēng)向儀，偏航正反向計(jì)數(shù)、扭纜正反向計(jì)數(shù)等；2023/7/31系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)輸入量：按鍵信號(hào)、制動(dòng)閘片磨損、制動(dòng)閘片熱、風(fēng)向標(biāo)0°、風(fēng)向標(biāo)90°、偏航順時(shí)針傳感、偏航逆時(shí)針傳感、機(jī)艙振動(dòng)開(kāi)關(guān)、偏航電動(dòng)機(jī)過(guò)載、旁路接觸器狀態(tài)、風(fēng)輪液壓壓力信號(hào)（風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)出現(xiàn)）、機(jī)械制動(dòng)液壓壓力高、機(jī)械制動(dòng)液壓壓力低、外部錯(cuò)誤信號(hào)等等。2023/7/31

控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)主要有：

控制各電磁閥、接觸器線圈、空氣斷路器的開(kāi)合輸出。電磁閥和接觸器的開(kāi)合包括：發(fā)電動(dòng)機(jī)的并網(wǎng)、偏航電動(dòng)機(jī)（順時(shí)針和逆時(shí)針）的動(dòng)作、相位補(bǔ)償電容的投切、空氣制動(dòng)及機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作等。還有系統(tǒng)的軟并網(wǎng)和軟脫網(wǎng)控制。此外，對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還要求根據(jù)風(fēng)速變化調(diào)節(jié)變槳距控制輸出。輸出信號(hào)2023/7/31變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

目前廣泛應(yīng)用的是交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，采用雙饋式異步發(fā)電機(jī)，定子直接接到電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子在三相變流器的控制下實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁，保持定子恒頻恒壓輸出。2023/7/31大型風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：

恒速恒頻

↓變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是變速恒頻的主要形式之一，基本構(gòu)成如下圖2023/7/312023/7/312023/7/312023/7/312023/7/31變速恒頻電控系統(tǒng)從部件上劃分，包括三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)：變槳控制系統(tǒng)，變頻控制系統(tǒng)（變頻器）和主控系統(tǒng)。從風(fēng)機(jī)控制邏輯上來(lái)說(shuō)，變槳和變頻系統(tǒng)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而主控系統(tǒng)則是機(jī)組運(yùn)行和監(jiān)控的大腦。2023/7/31電控系統(tǒng)2023/7/31

風(fēng)電機(jī)組控制器由塔底控制柜和機(jī)艙頂部控制柜組成。塔底控制柜包括功率柜（變流器柜）和主控柜。功率柜（變流器柜）為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主配電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接主回路、可控硅主回路、電量采集回路、電源變換、防雷保護(hù)回路、安全繼電器電路等。主控柜包括中心控制器及其控制電路、電容補(bǔ)償裝置及其控制保護(hù)電路等。電氣柜分布2023/7/31頂部控制柜(TB1)包括機(jī)艙內(nèi)傳感器信號(hào)的處理與轉(zhuǎn)換，這些信號(hào)包括溫度信號(hào)、葉輪過(guò)速信號(hào)、風(fēng)速風(fēng)向信號(hào)、轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。同時(shí)，也為機(jī)艙內(nèi)的電動(dòng)機(jī)如偏航電機(jī)、液壓油泵等執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電源。2023/7/312023/7/31變流器柜塔筒柜機(jī)艙柜2023/7/31電控系統(tǒng)主要包括正常運(yùn)行控制、陣風(fēng)控制、最佳運(yùn)行控制（最佳葉尖速比控制）、功率控制、安全保護(hù)控制、變槳距控制等部分。如圖所示：系統(tǒng)組成2023/7/312023/7/31雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析

2023/7/312023/7/312023/7/312023/7/31定槳失速風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳有限變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)機(jī)參數(shù)2023/7/31定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)以NEGMICON750-200/48型為例

1）起動(dòng)風(fēng)速V>3m/s；當(dāng)V>4m/s時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速可達(dá)到小發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速（6極）2)切換風(fēng)速V>8m/s；當(dāng)V>8m/s時(shí)，發(fā)電機(jī)將從6極切換到4極（大發(fā)電機(jī)）或直接切入大發(fā)電機(jī)運(yùn)行3）額定風(fēng)速V=14m/s；當(dāng)v>14m/s時(shí)，槳葉自動(dòng)失速4)切出風(fēng)速V=25m/s5)風(fēng)輪直徑48m6)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（22.3/14.9）r/min2023/7/317)槳葉LM23.5m，帶空氣動(dòng)力剎車機(jī)構(gòu)8)功率調(diào)節(jié)自動(dòng)失速9)發(fā)電機(jī)型式三相異步雙速發(fā)電機(jī)10）額定功率（750/200）kw11）額定轉(zhuǎn)速（1500/1000）r/min12）冷卻液體循環(huán)冷卻系統(tǒng)13）油溫控制體外循環(huán)冷卻系統(tǒng)和內(nèi)置加熱器14）偏航系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)15）偏航制動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)的摩擦制動(dòng)器16）偏航轉(zhuǎn)速0.46°/s2023/7/3117）MITAWP3000

主要功能：控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)與脫網(wǎng)；自動(dòng)相位補(bǔ)償；監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)視氣象情況，在異常情況下使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全停機(jī)；記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，產(chǎn)生功率曲線、風(fēng)速變化曲線、運(yùn)行可靠性、發(fā)電量等各種圖表。2023/7/31變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組VESTAS是世界上最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造商之一，其生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)2001年達(dá)到1630MW，約占世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總產(chǎn)量的24%。下面以V47-660/200kw為例介紹變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)。2023/7/311）起動(dòng)風(fēng)速3.5m/s；2）額定風(fēng)速16m/s；3）切出風(fēng)速25m/s；4）風(fēng)輪水平軸、三槳葉，上風(fēng)向布置，全槳葉變距5）風(fēng)輪直徑47m6）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速20-26r/min7）功率調(diào)節(jié)變槳距/轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)8）主發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)+最佳轉(zhuǎn)差率控制9）額定功率660kw10）運(yùn)行轉(zhuǎn)速1515-1650r/min2023/7/3111）小發(fā)電機(jī)

異步發(fā)電機(jī)12）額定功率200kw13）控制系統(tǒng)基于微處理器的控制系統(tǒng)+轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)+變距調(diào)節(jié)主要功能：控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)與脫網(wǎng)；優(yōu)化功率輸出曲線；監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)視氣象情況；監(jiān)視電網(wǎng)情況，在異常情況下使風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全停機(jī)；記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，產(chǎn)生功率曲線、風(fēng)速變化曲線、運(yùn)行可靠性、發(fā)電量等各種圖表。2023/7/31變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組德國(guó)DeWind公司生產(chǎn)的變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2000年已在德國(guó)市場(chǎng)占到8%的份額，機(jī)組容量從600kw到1500kw，1999-2000年裝機(jī)96臺(tái)，容量達(dá)76.4MW。以D6型機(jī)組為例，介紹其主要技術(shù)參數(shù)2023/7/311）起動(dòng)風(fēng)速2.5m/s；2）額定風(fēng)速13m/s；3）切出風(fēng)速28m/s；4）風(fēng)輪水平軸、三槳葉，上風(fēng)向布置，全槳葉變距5）風(fēng)輪直徑60m6）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速14.3-27.6r/min7）功率調(diào)節(jié)變槳距/變速8）發(fā)電機(jī)型式繞線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)，雙饋9）額定功率1250kw10）運(yùn)行轉(zhuǎn)速1000（1±35%）r/min2023/7/3111）變距機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)12）冷卻液體循環(huán)冷卻系統(tǒng)13）制動(dòng)系統(tǒng)高速軸上圓盤(pán)式剎車14）偏航系統(tǒng)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)15）偏航制動(dòng)可調(diào)整的液壓摩擦制動(dòng)器16）偏航轉(zhuǎn)速0.47°/s2023/7/3117）逆變器及整流器先進(jìn)的IGBT技術(shù)，四象限運(yùn)行。通過(guò)微處理器控制的電力電子裝置提供發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流和頻率；通過(guò)控制IGBT元件，以脈寬調(diào)制方式提供正弦波電壓，從而確保發(fā)電機(jī)輸出恒定的電壓和頻率。2023/7/3118）控制系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控的當(dāng)?shù)乜刂婆c遠(yuǎn)程監(jiān)控（數(shù)據(jù)傳輸）系統(tǒng)主要功能：低于額定風(fēng)速時(shí)，跟蹤最佳功率曲線；高于額定風(fēng)速時(shí)，保持功率輸出恒定。記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，產(chǎn)生功率曲線等各種圖表。2023/7/31主開(kāi)關(guān)合上后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器準(zhǔn)備自動(dòng)運(yùn)作。正常起動(dòng)前10min，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)：系統(tǒng)初始化，檢查控制程序、微控制器硬件，并對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。控制系統(tǒng)工作過(guò)程2023/7/311、電網(wǎng)1）連續(xù)10min內(nèi)電網(wǎng)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)電壓、低電壓；2）電網(wǎng)電壓0.1s內(nèi)跌落值均小于設(shè)定值；3）電網(wǎng)頻率在設(shè)定范圍之內(nèi)；4）沒(méi)有出現(xiàn)三相不平衡等現(xiàn)象。這些狀態(tài)必須滿足以下條件：2023/7/312、風(fēng)況連續(xù)10min風(fēng)速在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行風(fēng)速的范圍內(nèi)（3m/s<V<25m/s）。2023/7/313、機(jī)組機(jī)組本身至少應(yīng)具備以下條件：1）發(fā)電機(jī)溫度、齒輪箱油溫度應(yīng)在設(shè)定值范圍以內(nèi)；2）液壓系統(tǒng)所有部位的壓力都在設(shè)定值范圍內(nèi)；3）液壓油位和齒輪潤(rùn)滑油位正常；4）制動(dòng)器摩擦片正常；5）扭纜開(kāi)關(guān)復(fù)位；2023/7/316）控制系統(tǒng)DC24V、AC24V、DC5V、DC+/-15V電源正常；7）非正常停機(jī)后顯示的所有故障均已排除：8）維護(hù)開(kāi)關(guān)在運(yùn)行位置。上述條件滿足時(shí)，按控制程序機(jī)組開(kāi)始執(zhí)行“風(fēng)輪對(duì)風(fēng)”與“制動(dòng)解除”指令。至此，機(jī)組進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。2023/7/31由于風(fēng)輪的葉尖本來(lái)是90°，現(xiàn)在恢復(fù)為0°，風(fēng)輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。計(jì)算機(jī)開(kāi)始時(shí)刻監(jiān)測(cè)各個(gè)參數(shù)、輸入，判斷是否可以并網(wǎng)，判斷參數(shù)有否超過(guò)極限、執(zhí)行偏航、相位補(bǔ)償、機(jī)械制動(dòng)或空氣制動(dòng)。其中相位補(bǔ)償?shù)淖饔迷谟谑构β室驍?shù)保持在0.95-0.99之間。其詳細(xì)的控制系統(tǒng)工作原理流程框圖。2023/7/312023/7/311.大風(fēng)、超速保護(hù)大風(fēng)(超速)情況下，當(dāng)風(fēng)速（轉(zhuǎn)速）達(dá)到停機(jī)風(fēng)速（轉(zhuǎn)速）時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)葉尖限速、脫網(wǎng)、抱液壓機(jī)械閘停機(jī)，而且在脫網(wǎng)同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航90°（定槳型風(fēng)機(jī)）。停機(jī)后待風(fēng)速降低到大風(fēng)開(kāi)機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又可自動(dòng)并入電網(wǎng)運(yùn)行。控制功能2023/7/312.小風(fēng)逆功率當(dāng)風(fēng)速小于停機(jī)風(fēng)速時(shí)，為了避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期逆功率運(yùn)行，造成電網(wǎng)損耗，應(yīng)自動(dòng)脫網(wǎng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)的待風(fēng)狀態(tài)。3.小風(fēng)頻繁開(kāi)、停機(jī)為了避免該現(xiàn)象，在并網(wǎng)后10min內(nèi)不能按風(fēng)速自動(dòng)停機(jī)。同樣，在小風(fēng)自動(dòng)脫網(wǎng)停機(jī)后，5min內(nèi)不能軟切并網(wǎng)。2023/7/314.自動(dòng)對(duì)風(fēng)當(dāng)風(fēng)速大于開(kāi)機(jī)風(fēng)速，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航機(jī)構(gòu)始終能自動(dòng)跟風(fēng),跟風(fēng)精度范圍±15°。5.剎車制動(dòng)系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓機(jī)械閘在并網(wǎng)運(yùn)行、開(kāi)機(jī)和待風(fēng)狀態(tài)下，應(yīng)該松開(kāi)機(jī)械閘，其余狀態(tài)下（大風(fēng)停機(jī)、斷電和故障等）均應(yīng)抱閘。2023/7/31偏航剎車2023/7/31偏航剎車2023/7/31高速軸剎車2023/7/316.定槳距風(fēng)機(jī)葉尖閘控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉尖閘除非在脫網(wǎng)瞬間、超速和斷電時(shí)釋放，起平穩(wěn)剎車作用。其余時(shí)間（運(yùn)行期間、正常和故障停機(jī)期間）均處于歸位狀態(tài)。2023/7/317.電網(wǎng)故障保護(hù)在電網(wǎng)中斷、缺相和過(guò)電壓的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)停止運(yùn)行，此時(shí)控制系統(tǒng)不能供電。如果正在運(yùn)行時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遇到這種情況，應(yīng)能自動(dòng)脫網(wǎng)和抱閘停機(jī)。2023/7/31電網(wǎng)監(jiān)測(cè)2023/7/318.扭纜保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架內(nèi)的懸掛電纜只允許扭轉(zhuǎn)±2.5圈，系統(tǒng)已設(shè)計(jì)了正/反向扭纜計(jì)數(shù)器，超過(guò)時(shí)自動(dòng)停機(jī)解纜，達(dá)到要求后再自動(dòng)開(kāi)機(jī)，恢復(fù)運(yùn)行發(fā)電。2023/7/31扭纜2023/7/319.手動(dòng)/自動(dòng)模式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)具有手動(dòng)控制功能（包括遠(yuǎn)程遙控手操），手動(dòng)控制時(shí)“自動(dòng)”功能應(yīng)該解除，相反地投入自動(dòng)控制時(shí)，有些“手動(dòng)”功能自動(dòng)屏蔽。機(jī)組手動(dòng)起動(dòng)、手動(dòng)停機(jī)、手動(dòng)偏航、手動(dòng)復(fù)位、維護(hù)等2023/7/3110.實(shí)時(shí)監(jiān)控控制系統(tǒng)應(yīng)該保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的所有監(jiān)控參數(shù)在正常允許的范圍內(nèi)，一旦超過(guò)極限并出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，應(yīng)能自動(dòng)處理并安全停機(jī)。2023/7/31

電網(wǎng)參數(shù)：電網(wǎng)的電壓、頻率

環(huán)境參數(shù)：風(fēng)速，風(fēng)向，環(huán)境溫度

發(fā)電機(jī)：三相電流，有功功率，無(wú)功功率，功率因數(shù)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)繞組溫度，發(fā)電機(jī)前/后軸承溫度

葉輪：葉輪轉(zhuǎn)速，葉輪過(guò)速，液壓系統(tǒng)：液壓泵工作狀態(tài)，液壓油位，液壓系統(tǒng)壓力，葉尖壓力偏航系統(tǒng)：偏航電機(jī)工作狀態(tài)，左/右偏航角度，偏航閘狀態(tài)（剎車/釋放）軟并網(wǎng)：可控硅溫度齒輪箱：齒輪油位，齒輪油壓力，齒輪油過(guò)濾，齒輪油溫度，齒輪油軸承溫度。制動(dòng)系統(tǒng)：高速閘狀態(tài)（剎車/釋放）、閘磨損機(jī)艙：機(jī)艙溫度2023/7/311.硬件保護(hù)硬件本身的保護(hù)措施主要采取了3種方法：硬件互鎖電路、過(guò)電壓以及過(guò)電流保護(hù)。保護(hù)功能2023/7/31互鎖電路風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的左右偏行電機(jī)和大小發(fā)電機(jī)只有一個(gè)可以運(yùn)行，通過(guò)接觸器輔助觸點(diǎn)的互聯(lián)對(duì)其進(jìn)行了互鎖。2023/7/31過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)通過(guò)將快速熔斷器、速斷保護(hù)的斷路器（根據(jù)各自的負(fù)荷計(jì)算允許通過(guò)的電流）等串在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前端，防止了大電流流過(guò)回路，從而減少了不必要的損害。2023/7/31在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)斷路器、接觸器等選件都進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算。選擇的原則：既留有裕量也不會(huì)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)等受到?jīng)_擊，當(dāng)有瞬時(shí)沖擊電流通過(guò)電纜傳入控制柜時(shí)，控制系統(tǒng)具有自我保護(hù)的能力。2023/7/312.雷電保護(hù)電閃雷鳴釋放的巨大能量，會(huì)造成風(fēng)機(jī)葉片爆裂、電氣絕緣擊穿、自動(dòng)化控制和通信元件燒毀…….

2023/7/31

全面的雷電保護(hù)分為外部和內(nèi)部保護(hù)系統(tǒng)，考慮了直接遭遇雷擊的后果。2023/7/31外部雷電保護(hù)每塊葉片上安裝一組接收器，并通過(guò)葉片軸承的內(nèi)環(huán)電氣連接到輪轂上。按照II級(jí)雷電保護(hù)等級(jí)的要求，主要的雷電電流通路上的設(shè)計(jì)雷電電流峰值為150kA。2023/7/31機(jī)艙防雷設(shè)計(jì)2023/7/31內(nèi)部雷電保護(hù)系統(tǒng)中使用的被附在封閉式開(kāi)關(guān)柜上的金屬排與就地的等電位連接導(dǎo)體相連,反過(guò)來(lái)也與雷電保護(hù)裝置中的等電位連接導(dǎo)體相連。特別是將有危險(xiǎn)的電纜防護(hù)起來(lái)并與就地的等電位連接導(dǎo)體連接在一起。2023/7/312023/7/313.接地保護(hù)

電氣系統(tǒng)接地保護(hù)由于設(shè)備因絕緣破壞或其他原因可能引起出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，均應(yīng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)接地。所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的零部件、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行電機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳感器、照明器具及其他電器的金屬底座和外殼。2023/7/31風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)接地保護(hù)

結(jié)構(gòu)接地系統(tǒng)的作用是將雷電安全地引入地下，并提供等電位連接。接地系統(tǒng)應(yīng)該在建造地基時(shí)進(jìn)行安裝。至少要從地基的接地極引出三個(gè)接頭連到塔架的基座法蘭。這些接頭分布在基座法蘭的整個(gè)周圍，而這些接頭與法蘭是電氣連接的。2023/7/31接地網(wǎng)

2023/7/314.緊急停機(jī)安全鏈保護(hù)緊急停機(jī)是機(jī)組安全保護(hù)的有效屏障，當(dāng)振動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作、超轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)中斷、機(jī)組部件突然損壞或火災(zāi)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組緊急停機(jī)，系統(tǒng)的安全鏈動(dòng)作，將有效的保護(hù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)工況安全，控制系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)將機(jī)組平穩(wěn)停止。

2023/7/315.制動(dòng)功能制動(dòng)系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全保障的重要環(huán)節(jié)，在硬件上主要由葉尖氣動(dòng)剎車和盤(pán)式高速剎車構(gòu)成，由液壓系統(tǒng)來(lái)支持工作。制動(dòng)功能的設(shè)計(jì)一般按照失效保護(hù)的原則進(jìn)行，即失電時(shí)處于制動(dòng)保護(hù)狀態(tài)。2023/7/316.電網(wǎng)掉電保護(hù)UPS電源風(fēng)力發(fā)電機(jī)組離開(kāi)電網(wǎng)的支持是無(wú)法工作的，一旦有突發(fā)故障而停電時(shí)，控制計(jì)算機(jī)由于失電會(huì)立即終止運(yùn)行，并失去對(duì)風(fēng)機(jī)的控制，控制葉尖氣動(dòng)剎車和機(jī)械剎車的電磁閥就會(huì)立即打開(kāi)，液壓系統(tǒng)會(huì)失去壓力，制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作，執(zhí)行緊急停機(jī)。2023/7/31緊急停機(jī)的設(shè)置是為了在出現(xiàn)緊急情況時(shí)保護(hù)風(fēng)電機(jī)組安全的。然而，電網(wǎng)故障無(wú)須緊急停機(jī)；突然停電往往出現(xiàn)在天氣惡劣、風(fēng)力較強(qiáng)時(shí)，緊急停機(jī)將會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)的壽命造成一定影響；風(fēng)機(jī)主控制器突然失電就無(wú)法將風(fēng)機(jī)停機(jī)前的各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)及時(shí)存儲(chǔ)下來(lái)，這樣就不利于迅速對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)生的故障作出判斷和處理。2023/7/31針對(duì)上述情況，對(duì)控制電路作了相應(yīng)的改進(jìn)。在控制系統(tǒng)電路中加設(shè)了一臺(tái)1KVA的在線UPS后備電源，這樣當(dāng)電網(wǎng)突然停電時(shí)，UPS機(jī)及時(shí)投入，為風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)提供足夠的動(dòng)力，使風(fēng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)按正常程序完成停機(jī)過(guò)程。2023/7/31對(duì)于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,在控制過(guò)程中，風(fēng)電機(jī)組將被控制在功率優(yōu)化區(qū)和功率限制區(qū)范圍內(nèi)，如圖所示：風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率曲線2023/7/312023/7/31功率優(yōu)化區(qū)：其中，區(qū)間A-B，C-D為固定轉(zhuǎn)速區(qū)；區(qū)間B-C為變速區(qū)，在此區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳葉尖速比控制。（運(yùn)行點(diǎn)B,C的位置由風(fēng)電機(jī)組決定）功率限制區(qū)：在此區(qū)間，通過(guò)變槳距的方式限制輸入功率為額定功率，但在陣風(fēng)控制時(shí)，輸入的瞬時(shí)功率會(huì)超過(guò)額定功率。2023/7/31在圖中，雙饋發(fā)電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍為：900轉(zhuǎn)/分-2000轉(zhuǎn)/分，額定轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分。當(dāng)轉(zhuǎn)速在900轉(zhuǎn)/分-1800轉(zhuǎn)/分之間時(shí)，可以進(jìn)行最佳葉尖速比控制；而高于1800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速范圍用于陣風(fēng)控制，這樣不但可以減少陣風(fēng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組主傳動(dòng)鏈的沖擊，同時(shí)也可以降低對(duì)變槳距系統(tǒng)響應(yīng)速度的要求。2023/7/31功率控制策略

低于額定風(fēng)速時(shí)，跟蹤C(jī)pmax曲線,以獲得最大能量；高于額定風(fēng)速時(shí)，跟蹤Pmax,并保持輸出穩(wěn)定?？刂撇呗?023/7/31一、CP恒定區(qū)

在CP恒定區(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組受到給定的功率-轉(zhuǎn)速曲線控制。2023/7/31最佳功率和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速2023/7/31二、轉(zhuǎn)速恒定區(qū)

如果保持Cpmax恒定，即使沒(méi)有達(dá)到額定功率，發(fā)電機(jī)最終將達(dá)到其轉(zhuǎn)速極限。此后風(fēng)力機(jī)進(jìn)入轉(zhuǎn)速恒定區(qū)。

在這個(gè)區(qū)域，隨著風(fēng)速增大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持恒定，功率在達(dá)到極值之前一直增大。風(fēng)力機(jī)在較小的λ區(qū)（Cpmax的左邊）工作。

2023/7/31轉(zhuǎn)速恒定區(qū)的實(shí)現(xiàn)2023/7/31三、功率恒定區(qū)隨著功率的增大，發(fā)電機(jī)和變流器將最終達(dá)到其功率極限。

1、在功率恒定區(qū)，可以通過(guò)降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速使功率低于其極限。隨著風(fēng)速增大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，使Cp值迅速降低，從而保持功率不變。

2、通過(guò)改變槳距角，從而改變風(fēng)輪的氣動(dòng)特性。2023/7/31轉(zhuǎn)速恒定區(qū)的實(shí)現(xiàn)2023/7/31運(yùn)行狀態(tài)暫停狀態(tài)停機(jī)狀態(tài)緊急停機(jī)狀態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制策略

風(fēng)機(jī)總是工作在以上四種狀態(tài)之一，每種工作狀態(tài)可看作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)活動(dòng)層次，運(yùn)行狀態(tài)處在最高層次，緊停狀態(tài)處在最低層次。2023/7/31為了能夠清楚地了解機(jī)組在各種狀態(tài)條件下控制系統(tǒng)是如何反應(yīng)的，必須對(duì)每種工作狀態(tài)作出精確的定義。這樣，控制軟件就可以根據(jù)機(jī)組所處的狀態(tài)，按設(shè)定的控制策略對(duì)調(diào)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、晶閘管等進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。

2023/7/31機(jī)械剎車松開(kāi)允許機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)調(diào)向液壓系統(tǒng)保持工作壓力葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)選擇最佳工作狀態(tài)

以下給出了四種工作狀態(tài)的主要特征及其簡(jiǎn)要說(shuō)明1.運(yùn)行狀態(tài)：2023/7/31機(jī)械剎車松開(kāi)；液壓泵保持工作壓力；自動(dòng)調(diào)向保持工作狀態(tài)；葉尖阻尼板回收或變距系統(tǒng)保持在當(dāng)前位置；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組空轉(zhuǎn)。

2.暫停狀態(tài)這個(gè)工作狀態(tài)在調(diào)試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時(shí)非常有用，因?yàn)檎{(diào)試風(fēng)力機(jī)的目是要求機(jī)組的各種功能正常，而不一定要求發(fā)電運(yùn)行。2023/7/31機(jī)械剎車松開(kāi)；液壓系統(tǒng)打開(kāi)電磁閥使葉尖阻尼板彈出，或變槳距系統(tǒng)停止工作；液壓系統(tǒng)保持工作壓力；調(diào)向系統(tǒng)停止工作。

3.停機(jī)狀態(tài)2023/7/31機(jī)械剎車與氣動(dòng)剎車同時(shí)動(dòng)作；緊急電路(安全鏈)開(kāi)啟；計(jì)算機(jī)所有輸出信號(hào)無(wú)效；計(jì)算機(jī)仍在運(yùn)行和測(cè)量所有輸入信號(hào)

4.緊急停機(jī)狀態(tài)當(dāng)緊停電路動(dòng)作時(shí)，所有接觸器斷開(kāi)，計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)被旁路，使計(jì)算機(jī)沒(méi)有可能去激活任何機(jī)構(gòu)。2023/7/31狀態(tài)轉(zhuǎn)換定義了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的四種工作狀態(tài)之后，我們進(jìn)一步說(shuō)明各種工作狀態(tài)之間是如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。按圖所示，提高工作狀態(tài)層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態(tài)層次可以是一層或多層。這種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變方法是基本的控制策略，它主要出發(fā)點(diǎn)是確保機(jī)組的安全運(yùn)行。2023/7/312023/7/31如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)要往更高層次轉(zhuǎn)化，必須一層一層往上升，用這種過(guò)程確定系統(tǒng)的每個(gè)故障是否被檢測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)在狀態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中檢測(cè)到故障，則自動(dòng)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)中檢測(cè)到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態(tài)不得不從運(yùn)行直接到緊停，這可以立即實(shí)現(xiàn)而不需要通過(guò)暫停和停止。2023/7/311.工作狀態(tài)層次上升

緊?！C(jī)如果停機(jī)狀態(tài)的條件滿足，則：1)關(guān)閉緊停電路；2)建立液壓工作壓力；3)松開(kāi)機(jī)械剎車。

下面我們進(jìn)一步說(shuō)明當(dāng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí),系統(tǒng)是如何工作的。2023/7/31停機(jī)→暫停如果暫停的條件滿足，則：1)起動(dòng)偏航系統(tǒng)；2)對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，接通變槳距系統(tǒng)壓力閥。2023/7/31暫?！\(yùn)行如果運(yùn)行的條件滿足，則：1)核對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否處于上風(fēng)向；2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)投入工作；3)根據(jù)所測(cè)轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)是否可以切入電網(wǎng)。2023/7/312．工作狀態(tài)層次下降工作狀態(tài)層次下降包括3種情況：(1)緊急停機(jī)。緊急停機(jī)也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫?！o停；運(yùn)行→緊停。

其主要控制指令為：1)打開(kāi)緊停電路；2)置所有輸出信號(hào)于無(wú)效；3)機(jī)械剎車作用；4)邏輯電路復(fù)位。2023/7/31(2)停機(jī)。停機(jī)操作包含了兩種情況，即：暫停→停機(jī)；運(yùn)行→停機(jī)。暫?！C(jī)1)停止自動(dòng)調(diào)向；2)打開(kāi)氣動(dòng)剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)。運(yùn)行→停機(jī)1)變槳距系統(tǒng)停止自動(dòng)調(diào)節(jié)；2)打開(kāi)氣動(dòng)剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)3)發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)。2023/7/31(3)暫停。主要控制指令為：1)如果發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，調(diào)節(jié)功率降到0后通過(guò)晶閘管切出發(fā)電機(jī)；2)如果發(fā)電機(jī)沒(méi)有并入電網(wǎng)，則降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速至0。2023/7/31故障處理

圖3-8所示的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程實(shí)際上還包含著一個(gè)重要的內(nèi)容：當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將自動(dòng)地從較高的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的工作狀態(tài)。故障處理實(shí)際上是針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從某一工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的狀態(tài)層次可能產(chǎn)生的問(wèn)題，因此檢測(cè)的范圍是限定的。2023/7/31為了便于介紹安全措施和對(duì)發(fā)生的每個(gè)故障類型處理，我們給每個(gè)故障定義如下信息：

1故障名稱；

2故障被檢測(cè)的描述；

3當(dāng)故障存在或沒(méi)有恢復(fù)時(shí)工作狀態(tài)層次；

4故障復(fù)位情況(能自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位，在機(jī)上或遠(yuǎn)程控制復(fù)位)。2023/7/31故障處理過(guò)程：

（1）故障檢測(cè)。控制系統(tǒng)設(shè)在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號(hào)以檢測(cè)故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個(gè)故障通過(guò)，只有能夠引起機(jī)組從較高工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入較低工作狀態(tài)的故障才能通過(guò)。

（2）故障記錄。故障處理器將故障存儲(chǔ)在運(yùn)行記錄表和報(bào)警表中。2023/7/31（3）對(duì)故障的反應(yīng)。對(duì)故障的反應(yīng)應(yīng)是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態(tài)；

2)降為停機(jī)狀態(tài)；

3)降為緊急停機(jī)狀態(tài)。2023/7/31

（4）故障處理后的重新起動(dòng)在故障已被接受之前，工作狀態(tài)層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：如果外部條件良好，一些外部原因引起的故障狀態(tài)可能自動(dòng)復(fù)位。一般故障可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制復(fù)位，如果操作者發(fā)現(xiàn)該故障可接受并允許起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，他可以復(fù)位故障。有些故障是致命的，不允許自動(dòng)復(fù)位或遠(yuǎn)程控制復(fù)位，必須有工作人員到機(jī)組工作現(xiàn)場(chǎng)檢查，這些故障必須在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的控制面板上得到復(fù)位。2023/7/31故障狀態(tài)被自動(dòng)復(fù)位后10min將自動(dòng)重新起動(dòng)。但一天發(fā)生次數(shù)應(yīng)有限定，并記錄顯示在控制面板上。如果控制器出錯(cuò)可通過(guò)自檢系統(tǒng)(WATCHDOG)檢測(cè)到故障并重新起動(dòng)。2023/7/31變槳系統(tǒng)2023/7/31變槳距風(fēng)機(jī)是通過(guò)葉片沿其縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，改變氣流對(duì)葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)功率輸出保持穩(wěn)定。2023/7/31變槳距調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是指通過(guò)變槳驅(qū)動(dòng)裝置,帶動(dòng)安裝在輪轂上的葉片轉(zhuǎn)動(dòng),從而改變?nèi)~片槳距角的大小。2023/7/31變槳控制系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的外環(huán)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制中起著十分重要的作用。它控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片節(jié)距角可以隨風(fēng)速的大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)：在低風(fēng)速起動(dòng)時(shí)，槳葉節(jié)距可以轉(zhuǎn)到合適的角度，使風(fēng)輪具有最大的起動(dòng)力矩；當(dāng)風(fēng)速過(guò)高時(shí)，通過(guò)調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對(duì)葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)功率輸出保持穩(wěn)定。2023/7/31其調(diào)節(jié)方法為：當(dāng)風(fēng)電機(jī)組達(dá)到運(yùn)行條件時(shí)，控制系統(tǒng)命令變槳系統(tǒng)將槳距角調(diào)到45°左右，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時(shí)，再調(diào)節(jié)到0°，直到風(fēng)力機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并網(wǎng)發(fā)電；在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)輸出功率小于額定功率時(shí)，槳距角保持在0°位置不變，不作任何調(diào)節(jié)；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率達(dá)到額定功率以后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)輸出功率的變化調(diào)整槳距角的大小，使發(fā)電機(jī)的輸出功率保持在額定功率。2023/7/31變槳距系統(tǒng)根據(jù)其工作方式可分為兩種方式：

1、統(tǒng)一變槳

2、獨(dú)立變槳2023/7/31統(tǒng)一變槳距控制即機(jī)組所有槳葉都由一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，或者三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，槳葉節(jié)距角變化相同。獨(dú)立變槳距方式，每個(gè)槳葉都由獨(dú)立的變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，如果其中一個(gè)變槳距執(zhí)行結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障，其它兩個(gè)槳葉仍能調(diào)節(jié)槳葉節(jié)距角，實(shí)現(xiàn)功率控制，而統(tǒng)一變槳距執(zhí)行結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障，只能停機(jī)維修；2023/7/31另外自然界的風(fēng)在整個(gè)風(fēng)輪掃及面上分布是不均勻的，獨(dú)立槳葉控制可以根據(jù)各個(gè)槳葉上的風(fēng)速不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅能維持發(fā)電機(jī)輸出功率，而且能減小槳葉拍打振動(dòng)，因此獨(dú)立槳葉控制比統(tǒng)一控制更具有一定的優(yōu)勢(shì)。2023/7/31控制時(shí)一般都以發(fā)電機(jī)額定功率或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為界，即當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率（轉(zhuǎn)速）低于額定值時(shí)，進(jìn)行變速恒頻控制，最大捕獲風(fēng)能；而當(dāng)輸出功率（轉(zhuǎn)速）高于額定值時(shí)，進(jìn)行變槳距控制，維持發(fā)電機(jī)功率在額定值附近。要實(shí)現(xiàn)真正的獨(dú)立變槳,輸入變量包括槳葉節(jié)距角變化和風(fēng)速，以及每個(gè)槳葉受力等,實(shí)現(xiàn)多變量控制。2023/7/31按照驅(qū)動(dòng)方式,變槳系統(tǒng)可以分為以下兩種類型：1、液壓變槳2、電動(dòng)變槳2023/7/312023/7/31曲柄連桿2023/7/312023/7/312023/7/312023/7/312023/7/312023/7/312023/7/31并網(wǎng)控制技術(shù)恒速恒頻的并網(wǎng)控制同步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)變速恒頻的并網(wǎng)控制交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋異步變速恒頻直驅(qū)永磁同步2023/7/31隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的增大，在并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊也越大。這種沖擊嚴(yán)重時(shí)不僅引起電力系統(tǒng)電壓的大幅度下降，并且可能對(duì)發(fā)電機(jī)和機(jī)械部件（塔筒、槳葉、齒輪箱等）造成損壞。如果并網(wǎng)沖擊時(shí)間持續(xù)過(guò)長(zhǎng)，還可能使系統(tǒng)瓦解或威脅其他掛網(wǎng)機(jī)組的正常運(yùn)行。因此，采用合理的并網(wǎng)技術(shù)是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。2023/7/31恒速恒頻風(fēng)機(jī)

并網(wǎng)控制要求

一般來(lái)說(shuō)，恒速恒頻發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。根據(jù)發(fā)電機(jī)種類不同，采用不同的并網(wǎng)方法。同步發(fā)電機(jī)和籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行的方法各不相同，前者運(yùn)行于由電機(jī)極數(shù)和頻率所決定的同步轉(zhuǎn)速，后者則以稍高于同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。2023/7/31

1.同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)

在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中普遍運(yùn)用的同步發(fā)電機(jī)，它在運(yùn)行中，既能輸出有功功率，又能提供無(wú)功功率，輸出的電能質(zhì)量高，已被電力系統(tǒng)廣泛采用。不過(guò)，把它移植到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用時(shí)，效果卻不甚理想。2023/7/31同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)條件：只要確保發(fā)電機(jī)的輸出端與電網(wǎng)各項(xiàng)互相對(duì)應(yīng)即可。

啟動(dòng)和并網(wǎng)過(guò)程如下：風(fēng)向傳感器測(cè)出風(fēng)向，并使偏航控制器動(dòng)作，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向；當(dāng)風(fēng)速超過(guò)切入風(fēng)速時(shí)，槳距控制器調(diào)節(jié)葉片槳距角，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動(dòng)。2023/7/31當(dāng)發(fā)電機(jī)被風(fēng)力發(fā)電機(jī)組帶到接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作，向發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁，并調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)的端電壓接近于電網(wǎng)電壓。在發(fā)電機(jī)被加速，幾乎達(dá)到同步速度時(shí)，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)或端電壓的幅值將大致與電網(wǎng)電壓相同。檢測(cè)出主開(kāi)關(guān)兩側(cè)的電位差，當(dāng)其為零或非常小時(shí)，就可使斷路器合閘并網(wǎng)。以上過(guò)程可以通過(guò)控制器自動(dòng)檢測(cè)和操作。2023/7/312.異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)

異步發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時(shí)，由于靠轉(zhuǎn)差率來(lái)調(diào)整負(fù)荷，因此對(duì)機(jī)組的調(diào)速精度要求不高，只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速就可并網(wǎng)。因此，采用異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，控制裝置非常簡(jiǎn)單，而且運(yùn)行非常穩(wěn)定。2023/7/31然而，異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)也存在一些特殊問(wèn)題，如直接并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的過(guò)大沖擊電流造成電壓大幅度下降，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；本身不發(fā)無(wú)功功率，需要無(wú)功補(bǔ)償?shù)鹊?。所以運(yùn)行時(shí)必須采取相應(yīng)的有效措施才能保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。2023/7/31感應(yīng)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)條件如下：一、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向應(yīng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向一致，即感應(yīng)發(fā)電機(jī)的相序和電網(wǎng)相序相同；二、應(yīng)盡可能在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)并網(wǎng)。2023/7/31

因?yàn)榘l(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)本身無(wú)電壓，所以并網(wǎng)時(shí)必將伴隨一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，流過(guò)額定電流5-6倍的沖擊電流，一般零點(diǎn)幾秒后即可轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。雖然感應(yīng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的轉(zhuǎn)速對(duì)過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間有一定影響，但一般來(lái)說(shuō)問(wèn)題不大，所以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)合閘時(shí)的轉(zhuǎn)速要求不是非常嚴(yán)格，并網(wǎng)比較簡(jiǎn)單。2023/7/31如何抑制并網(wǎng)沖擊電流？

為了抑制并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流，可以在感應(yīng)發(fā)電機(jī)與三相電網(wǎng)之間串接電抗器，使系統(tǒng)電壓不致下跌過(guò)大，待并網(wǎng)過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，再將其短接。2023/7/31

對(duì)于較大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，目前比較先進(jìn)的并網(wǎng)方法是采用雙向晶閘管控制的軟切入法。通過(guò)電流反饋對(duì)雙向晶閘管導(dǎo)通角控制，將并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流限制在額定電流的2倍以內(nèi)，從而得到一個(gè)比較平滑的并網(wǎng)過(guò)程。瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束后，控制器發(fā)出信號(hào)，利用一組開(kāi)關(guān)將雙向晶閘管短接，從而結(jié)束了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)過(guò)程，進(jìn)入正常發(fā)電運(yùn)行。2023/7/31軟并網(wǎng)控制的主要任務(wù)：判斷軟切入啟動(dòng)時(shí)刻確定晶閘管的控制規(guī)律2023/7/31主要評(píng)價(jià)指標(biāo)：并網(wǎng)電流不超過(guò)額定電流的2倍并網(wǎng)電流過(guò)渡平滑，不對(duì)傳動(dòng)軸系產(chǎn)生過(guò)大沖擊并網(wǎng)時(shí)間短發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不產(chǎn)生明顯過(guò)沖，并網(wǎng)完成后迅速進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行2023/7/31無(wú)功功率及其補(bǔ)償感應(yīng)發(fā)電機(jī)需要落后的無(wú)功功率主要是為了勵(lì)磁的需要，另外也為了供應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無(wú)功功率。對(duì)配置感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通常采用電容起進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償。2023/7/31無(wú)功功率的補(bǔ)償

異步發(fā)電機(jī)的就地?zé)o功補(bǔ)償可采取以下幾種方法：電力電容器等容分組自動(dòng)補(bǔ)償；固定補(bǔ)償與分組自動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合；SVC靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。2023/7/31變速恒頻風(fēng)機(jī)

并網(wǎng)控制要求

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在很大風(fēng)速范圍內(nèi)按最佳效率運(yùn)行。因此，要求變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組除了能夠穩(wěn)定可靠地并網(wǎng)運(yùn)行之外，最重要的一點(diǎn)就是要實(shí)現(xiàn)最大功率輸出控制。2023/7/311.交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)控制雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子三相繞組直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)交-交循環(huán)變流器聯(lián)入電網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)功率的雙向流動(dòng)。當(dāng)風(fēng)力機(jī)變速運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)也為變速運(yùn)行。因此，為了實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)，將由雙饋異步電機(jī)和變頻器組成的系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制技術(shù)控制整個(gè)并網(wǎng)過(guò)程。2023/7/31這種系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)如下：風(fēng)力機(jī)起動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)至接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，由變流器進(jìn)行電壓匹配、同步和相位控制，以便迅速地并入電網(wǎng)，并網(wǎng)時(shí)基本上無(wú)電流沖擊。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)負(fù)載的變化及時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以最佳葉尖速比運(yùn)行，產(chǎn)生最大的電能輸出。2023/7/31雙饋發(fā)電機(jī)勵(lì)磁可調(diào)量有3個(gè)：勵(lì)磁電流的頻率、幅值和相位。調(diào)解勵(lì)磁電流的頻率，保證發(fā)電機(jī)在變速運(yùn)行的情況下發(fā)出恒定頻率的電力；通過(guò)改變勵(lì)磁電流的幅值和相位，可達(dá)到調(diào)節(jié)輸出有功功率和無(wú)功功率的目的。2023/7/312023/7/31亞同步2023/7/31同步發(fā)電2023/7/31亞同步2023/7/312.變速恒頻直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)在傳統(tǒng)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)里，機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常包含三個(gè)主要部分：風(fēng)輪，增速箱和發(fā)電機(jī)。風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速在20-200r/min,而傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-1500r/min,就意味著風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)之間必須用增速箱連接。2023/7/31增速箱不僅增加了機(jī)組的重量，而且會(huì)產(chǎn)生噪音，需要定期維護(hù)以及增加損耗等缺點(diǎn)，因此增加了風(fēng)機(jī)的維護(hù)成本。在新型的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)里，采用永磁同步發(fā)電機(jī)直接聯(lián)接風(fēng)力機(jī)，能使風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間取消增速箱，成為無(wú)增速箱的直接驅(qū)動(dòng)型。2023/7/31這種系統(tǒng)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)如下：由于采用頻率變換裝置進(jìn)行輸出控制，因此并網(wǎng)時(shí)沒(méi)有電流沖擊，對(duì)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有影響。為采用交/直/交轉(zhuǎn)換方式，同步發(fā)電機(jī)組工作頻率與電網(wǎng)頻率是彼此獨(dú)立的，風(fēng)輪及發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以變化，不必?fù)?dān)心發(fā)生同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)運(yùn)行可能出現(xiàn)的失步問(wèn)題。2023/7/31由于頻率變換裝置采用靜態(tài)自勵(lì)式逆變器，雖然可以調(diào)節(jié)無(wú)功功率，但是有高頻電流流向電網(wǎng)。在風(fēng)電系統(tǒng)中使用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來(lái)調(diào)節(jié)輸出負(fù)荷，可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按最佳效率運(yùn)行，向電網(wǎng)輸送更多的電能。2023/7/312023/7/31無(wú)勵(lì)磁繞組，節(jié)省了銅的用量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)滑環(huán)，無(wú)電刷，消除了轉(zhuǎn)子損耗省去了變速箱，提高可靠性，減少系統(tǒng)噪聲，降低了維護(hù)成本永磁直驅(qū)同步的優(yōu)點(diǎn)：2023/7/31傳感器風(fēng)速儀、風(fēng)向標(biāo)PT100接近開(kāi)關(guān)編碼器位移傳感器扭纜開(kāi)關(guān)2023/7/31風(fēng)機(jī)設(shè)備的測(cè)量部分主要由各類傳感器組成。傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)對(duì)象狀態(tài)數(shù)據(jù)，如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、轉(zhuǎn)速、角度、振動(dòng)及部分開(kāi)關(guān)位置等信號(hào)，他們是控制系統(tǒng)輸入信號(hào)的重要組成部分。2023/7/31風(fēng)速儀

風(fēng)向標(biāo)2023/7/31機(jī)械式風(fēng)速儀與風(fēng)向儀是兩者分離的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉是其最大優(yōu)點(diǎn)。最大缺點(diǎn)是有旋轉(zhuǎn)件，存在磨損損耗，易被風(fēng)沙損耗，易受冰凍、雨雪干擾，需定期維護(hù)。

2023/7/31傳統(tǒng)超聲波式最大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)機(jī)械式的摩擦損耗帶來(lái)的系列缺點(diǎn)。與身俱來(lái)的缺點(diǎn)是尺寸大、不易加熱、易結(jié)冰，同時(shí)易受雨、雪、雹、霜、霧、沙塵等障礙物影響。2023/7/31聲波共振式集風(fēng)速風(fēng)向傳感器于一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、小巧，易于實(shí)現(xiàn)加熱補(bǔ)償，適用于低溫、潮濕、沙石環(huán)境，并具有先進(jìn)的EMC和防雷保護(hù)性，高可靠性。是世界上唯一一款專為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的風(fēng)傳感器。2023/7/31機(jī)械式風(fēng)速傳感器的感應(yīng)元件是三風(fēng)杯組件，由三個(gè)碳纖維風(fēng)杯和杯架組成。轉(zhuǎn)換器為多齒轉(zhuǎn)杯和狹縫光耦。當(dāng)風(fēng)杯受水平風(fēng)力作用而旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)活軸轉(zhuǎn)杯在狹縫光耦中的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出頻率的信號(hào)。

2023/7/31風(fēng)向傳感器的變換器為碼盤(pán)和光電組件。當(dāng)風(fēng)標(biāo)隨風(fēng)向變化而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)軸帶動(dòng)碼盤(pán)在光電組件縫隙中轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生的光電信號(hào)對(duì)應(yīng)當(dāng)時(shí)風(fēng)向的二進(jìn)制編碼輸出。2023/7/312023/7/31風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙罩上的固定支架上，可隨風(fēng)力發(fā)電機(jī)組同步旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)光敏傳感器安裝在風(fēng)向標(biāo)里，OPT1為0度傳感器，OPT2為90度傳感器。風(fēng)向標(biāo)工作原理：一個(gè)半圓形筒罩由風(fēng)向標(biāo)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)傳感器沒(méi)有被半圓形筒罩擋住時(shí)，傳感器輸出信號(hào)是高點(diǎn)位，反之，傳感器輸出先好為低電位。2023/7/31當(dāng)傳感器遮擋百分比為0時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將沿逆時(shí)針調(diào)向至風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于上風(fēng)向；當(dāng)傳感器遮擋百分比為100%時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將沿順時(shí)針調(diào)向至風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于上風(fēng)向。風(fēng)向標(biāo)在風(fēng)中自由擺動(dòng)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于上風(fēng)向時(shí)，0度角傳感器處于高電位與低電位的時(shí)間比例各為50%，結(jié)果是傳感器遮擋百分比為50%，此時(shí)90度角傳感器始終處在高電位狀態(tài)，遮擋百分比為0。2023/7/31注意事項(xiàng)：（1）風(fēng)速和風(fēng)向傳感器應(yīng)垂直的安裝在相距1米以上的橫臂上。（2）風(fēng)向傳感器已調(diào)好零，不許隨意松動(dòng)風(fēng)向帽與主軸間的制動(dòng)螺釘。（3）測(cè)風(fēng)傳感器應(yīng)每年給軸承注油一次，注油時(shí)應(yīng)拆下風(fēng)速架或風(fēng)向帽，將儀表油從傳感器的上軸承處注入。（4）傳感器風(fēng)速、風(fēng)向帽上各不動(dòng)的制動(dòng)螺釘均用軟質(zhì)密封膠密封，不要隨便拆卸，拆卸后再裝配時(shí)最好重新涂上膠密封。2023/7/31風(fēng)速計(jì)和風(fēng)向標(biāo)加熱元件風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速計(jì)都有加熱系統(tǒng)，以防它們的電子元件受凍。加熱系統(tǒng)包括兩個(gè)串聯(lián)的外部加熱元件。一個(gè)元件連接到風(fēng)向標(biāo)的底座，另一個(gè)元件連接到風(fēng)速計(jì)的底座，加熱系統(tǒng)還有一位于桅桿內(nèi)并與之直接接觸的外部PT。2023/7/31溫度傳感器PT100

2023/7/31PT100是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻，隨著溫度的增加電阻器的阻值增加，可以工作在-200-650℃。Pt100傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來(lái)進(jìn)行測(cè)溫。如表1所示：2023/7/312023/7/31接近式開(kāi)關(guān)傳感器

2023/7/31接近式開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)速傳感器分為電感式與電容式，其工作原理是金屬物體與傳感器間的距離變化，改變了其電感或電容值；安裝在風(fēng)力機(jī)組的低速軸和高速軸附近，感受金屬物體的距離，發(fā)出相應(yīng)的脈沖數(shù)。2023/7/31一般測(cè)頻的方法有兩種：一種通過(guò)計(jì)量單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)獲得；一種測(cè)量相鄰脈沖的時(shí)間間隔，通過(guò)求倒數(shù)獲得頻率。對(duì)于頻率較高的信號(hào)采用前一種方法可以獲得較高精度，對(duì)于頻率較低的信號(hào)采用后一種方法可以節(jié)省系統(tǒng)資源，獲得較高精度。模塊類型與測(cè)量風(fēng)速的相同。由PLC把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。頻率與轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系為線性的。2023/7/31接近傳感器可以在不與目標(biāo)物實(shí)際接觸的情況下檢測(cè)靠近傳感器的金屬目標(biāo)物。根據(jù)操作原理，接近傳感器大致可以分為以下三類：利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩型，使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。2023/7/31非接觸檢測(cè)，避免了對(duì)傳感器自身和目標(biāo)物的損壞無(wú)觸點(diǎn)輸出，操作壽命長(zhǎng)即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測(cè)反應(yīng)速度快小型感測(cè)頭，安裝靈活特性：2023/7/31類型獨(dú)立型內(nèi)置放大/分離型特性連接電源后即可操作接線簡(jiǎn)單靈活的電纜線接頭小感測(cè)頭長(zhǎng)感測(cè)距離高精度易改變檢測(cè)距離（通過(guò)改變引線長(zhǎng)短）內(nèi)部原理圖外觀圖感測(cè)頭放大器3線2線電源直流直流/交流直流直流輸出NPN/PNPNPN/PNPNPN/PNPNPN/PNP配置類型2023/7/31通用型：主要檢測(cè)黑色金屬（鐵）。所有金屬型：在相同的檢測(cè)距離內(nèi)檢測(cè)任何金屬。有色金屬型：主要檢測(cè)鋁一類的有色金屬。檢測(cè)類型：2023/7/31電感式接近傳感器由高頻振蕩，檢波，放大，觸發(fā)及輸出電路組成。振蕩器在傳感器檢測(cè)面產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近傳感器檢測(cè)面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩器的振蕩及停振這二種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)通過(guò)整形放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)功率放大后輸出。工作原理2023/7/312023/7/312023/7/31一般接近開(kāi)關(guān)有兩種安裝方式：

齊平安裝與非齊平安裝齊平安裝：接近開(kāi)關(guān)頭部可以和金屬安裝支架相平非齊平安裝：接近開(kāi)關(guān)頭部不能和金屬安裝支架相平2023/7/31一般，可以齊平安裝的接近開(kāi)關(guān)也可以非齊平安裝，但非齊平安裝的接近開(kāi)關(guān)不能齊平安裝。這是因?yàn)椋嚎梢札R平安裝的接近開(kāi)關(guān)頭部帶有屏蔽，齊平安裝時(shí)，其檢測(cè)不到金屬安裝支架；而非齊平安裝的接近開(kāi)關(guān)不帶屏蔽，當(dāng)齊平安裝時(shí)，其可以檢測(cè)到金屬安裝。2023/7/31光電編碼器光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，這是目前應(yīng)用最多的傳感器。2023/7/31由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如下圖所示。通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差90°的兩路脈沖信號(hào)。2023/7/312023/7/31根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式，可分為增量式、絕對(duì)值式以及混合式三種，其中增量式與絕對(duì)值式編碼器適用比較普遍。2023/7/31增量型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)工作原理：為由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán)，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。2023/7/312023/7/312023/7/31通過(guò)輸出波形圖可知每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的時(shí)序?yàn)椋喉槙r(shí)針信號(hào)逆時(shí)針信號(hào)ABAB1111011000001001把當(dāng)前的A,B輸出值保存起來(lái)，與下一個(gè)A,B輸出值做比較，就可以輕易的得出角度碼盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向。2023/7/31絕對(duì)值編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤(pán)上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤(pán)上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤(pán)的一側(cè)是光源，另一側(cè)對(duì)應(yīng)每一碼道有一光敏元件；2023/7/312023/7/31當(dāng)碼盤(pán)處于不同位置時(shí)，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換處相應(yīng)的電平信號(hào)，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對(duì)于一個(gè)具有N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤(pán)必須有N條碼道。目前國(guó)內(nèi)已有16位的絕對(duì)編碼器產(chǎn)品。2023/7/31絕對(duì)值式編碼器是利用二進(jìn)制方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的。絕對(duì)式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤(pán)上透光、不透光的線條圖形，絕對(duì)編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤(pán)上的編碼，檢測(cè)絕對(duì)位置。2023/7/31編碼的設(shè)計(jì)可采用二進(jìn)制碼、循環(huán)碼、二進(jìn)制補(bǔ)碼等。它的特點(diǎn)是：可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值；沒(méi)有累積誤差；電源切除后位置信息不會(huì)丟失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來(lái)決定的，也就是說(shuō)精度取決于位數(shù)，目前有10位、14位等多種。2023/7/31位移傳感器

位移傳感器（槳葉角度）是一種磁致收縮位置傳感器，變槳角度的位置通過(guò)長(zhǎng)度的線性測(cè)量得到。測(cè)量長(zhǎng)度通過(guò)在保護(hù)管內(nèi)部波導(dǎo)管內(nèi)傳輸?shù)碾娏髅}沖完成。波導(dǎo)管是一種波導(dǎo)物質(zhì)邊界裝置，形狀是一根固體電介質(zhì)桿或充滿電介質(zhì)的管狀導(dǎo)體，可導(dǎo)引高頻電磁波，如圖所示：2023/7/312023/7/31磁致伸縮指一些金屬（如鐵或鎳），在磁場(chǎng)作用下具有伸縮能力。磁致伸縮的原理是利用兩個(gè)不同的磁場(chǎng)相交時(shí)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)，然后計(jì)算這個(gè)信號(hào)被探測(cè)的時(shí)間周期，從而換算出準(zhǔn)確的位置。這兩個(gè)磁場(chǎng)一個(gè)來(lái)自活動(dòng)磁鐵，另一個(gè)來(lái)自傳感器頭的電子部件產(chǎn)生的電流脈沖。2023/7/31傳感器工作時(shí)，電子信號(hào)和處理系統(tǒng)發(fā)給磁致波導(dǎo)鋼絲間隔為T(mén)的激勵(lì)脈沖電流Ie，該脈沖電流將產(chǎn)生一個(gè)圍繞波導(dǎo)鋼絲的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。位置磁鐵也產(chǎn)生一個(gè)固定的磁場(chǎng)。根據(jù)Widemanm效應(yīng)，金屬隨其瞬間變形產(chǎn)生波導(dǎo)扭曲，使波導(dǎo)鋼絲產(chǎn)生磁致彈性伸縮，即形成一個(gè)磁致旋轉(zhuǎn)波。磁致旋轉(zhuǎn)波的傳播速度為式中：G為波導(dǎo)管的剪切彈性模量；ρ為波導(dǎo)管密度。2023/7/31由于G和ρ均為恒定（對(duì)于一定的波導(dǎo)管來(lái)說(shuō)）的，所以傳播速度也恒定。經(jīng)過(guò)計(jì)算該旋轉(zhuǎn)波沿著波導(dǎo)鋼絲以2800m/s的速度向兩邊傳播。當(dāng)它傳到波導(dǎo)鋼絲一端的波檢測(cè)器時(shí)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)Ua。通過(guò)測(cè)量磁致旋轉(zhuǎn)波從位置磁鐵傳到波檢測(cè)器的時(shí)間tL就能確定位置磁鐵和波檢測(cè)器之間的距離。這樣，當(dāng)部件A和B產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)磁致旋轉(zhuǎn)波位移傳感器就可以確定部件A的位置和速度。

2023/7/31在波導(dǎo)鋼絲的另一端，磁致旋轉(zhuǎn)波將通過(guò)減波元件被大大削弱，以避免反射的波形對(duì)測(cè)量精度造成影響。波反射器是用于改善電信號(hào)Ua的波形和加強(qiáng)電信號(hào)的大小。

2023/7/31扭纜開(kāi)關(guān)

偏航傳感器上有四個(gè)凸輪，它們可與四個(gè)微型開(kāi)關(guān)連接/斷開(kāi)。它們一起共同測(cè)量絞纜的次數(shù)。偏航傳感器還內(nèi)置了一個(gè)用來(lái)測(cè)量機(jī)艙位置的裝置。2023/7/312023/7/312023/7/31傳感器S102——順時(shí)針?lè)较蚱?。觸點(diǎn)常開(kāi)（0表示被禁止）。被起動(dòng)時(shí)（1表示起動(dòng)），表示電纜被沿順時(shí)針?lè)较蚶p繞1.8到3.8圈。傳感器S103——逆時(shí)針?lè)较蚱?。觸點(diǎn)常開(kāi)（0表示被禁止）。被起動(dòng)時(shí)（1表示起動(dòng)），表示電纜被沿逆時(shí)針?lè)较蚶p繞1.8到3.8圈。傳感器S104——偏航停止。觸點(diǎn)常開(kāi)（0表示被禁止）。被啟動(dòng)時(shí)（1表示被啟動(dòng)），表示電纜被沿順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较蚶p繞3.8圈。信號(hào)S105——偏航脈沖。在差不多每滿一圈時(shí)這一信號(hào)會(huì)改變，控制器使用它檢查偏航系統(tǒng)。2023/7/312023/7/31如果電纜被沿順時(shí)針?lè)较蚧蛘吣鏁r(shí)針?lè)较蚶p繞3.8圈，控制器改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀態(tài)到暫停狀態(tài)，且電纜被自動(dòng)展開(kāi)。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)不在產(chǎn)生能量且電纜被纏繞大約1.8到3.8圈，控制器改變機(jī)器的狀態(tài)到暫停狀態(tài)且電纜被自動(dòng)展開(kāi)。如果自動(dòng)展開(kāi)系統(tǒng)被禁止在順時(shí)針?lè)较?.8圈到逆時(shí)針?lè)较?.8圈之間。S102和S103為0。2023/7/31可以人工測(cè)試自動(dòng)展開(kāi)系統(tǒng)。如果偏航系統(tǒng)在兩個(gè)方向上都被起動(dòng)，當(dāng)電纜被纏繞大約3.8圈時(shí)S104禁止（=0），風(fēng)力發(fā)電機(jī)自動(dòng)展開(kāi)電纜。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須處于停止?fàn)顟B(tài)或者維修模式。2023/7/31結(jié)束2023/7/31MagneticResonanceImaging磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時(shí)間長(zhǎng)Damadian1973做出兩個(gè)充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設(shè)備中國(guó)安科

2003諾貝爾獎(jiǎng)金LauterburMansfierd時(shí)間MR成像基本原理實(shí)現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。最易受外加磁場(chǎng)的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒(méi)有核輻射)有一個(gè)穩(wěn)定的靜磁場(chǎng)（磁體）梯度場(chǎng)和射頻場(chǎng)：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號(hào)接收裝置：各種線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信號(hào)采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進(jìn)動(dòng)雜亂無(wú)章，磁性相互抵消zMyx進(jìn)入靜磁場(chǎng)后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負(fù)方向），正負(fù)方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號(hào)基礎(chǔ)ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進(jìn)C:90度脈沖對(duì)磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動(dòng)的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過(guò)程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過(guò)程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時(shí)間：

MZ恢復(fù)到M0的2/3所需的時(shí)間

T1愈小、M0恢復(fù)愈快T2弛豫時(shí)間：MXY喪失2/3所需的時(shí)間；T2愈大、同相位時(shí)間長(zhǎng)MXY持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)MXY與ST1加權(quán)成像、T2加權(quán)成像

所謂的加權(quán)就是“突出”的意思

T1加權(quán)成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權(quán)成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像.T1的長(zhǎng)度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長(zhǎng)度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個(gè)馳豫過(guò)程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標(biāo)示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權(quán)像上信號(hào)改變。絕大部分病變T1WI是低信號(hào)、T2WI是高信號(hào)改變。只要熟悉掃描部位正常組織結(jié)構(gòu)的信號(hào)表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會(huì)混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術(shù)－－圖像空間分辨力，對(duì)比分辨力一、如何確定MRI的來(lái)源（一）層面的選擇1.MXY產(chǎn)生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場(chǎng)Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵(lì)、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強(qiáng)度↑層厚↓〈二〉體素信號(hào)的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應(yīng)層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進(jìn)速度不同同頻率一定時(shí)間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進(jìn)頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉(zhuǎn)換

GZ----某一層面產(chǎn)生MXYGX----MXY旋進(jìn)頻率不同

GY----MXY旋進(jìn)相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術(shù)檢查技術(shù)產(chǎn)生圖像的序列名產(chǎn)生圖像的脈沖序列技術(shù)名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE壓脂壓水MRA短TR短TE－－T1W長(zhǎng)TR長(zhǎng)TE－－T2W增強(qiáng)MR最常用的技術(shù)是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術(shù)磁共振掃描時(shí)間參數(shù)：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數(shù)：層厚、層距、層數(shù)、矩陣等序列常規(guī)序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高級(jí)序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三維成像（SPGR）彌散成像（DWI）關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析是一種成像技術(shù)而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結(jié)構(gòu)目前只用于T1加權(quán)像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權(quán)像梯度回波（GE）成像速度快對(duì)出血敏感T2加權(quán)像水抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶顯示清晰判斷病灶成份脂肪抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信號(hào)判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無(wú)需造影劑TOF法PC法MIP投影動(dòng)靜脈分開(kāi)顯示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系統(tǒng)成像膽道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于診斷梗阻擴(kuò)張超高空間分辨率掃描任意方位重建窄間距重建技術(shù)大大提高對(duì)小器官、小病灶的診斷能力三維梯度回波（SPGR） 早期診斷腦梗塞

彌散成像MRI的設(shè)備一、信號(hào)的產(chǎn)生、探測(cè)接受1.磁體（Magnet）:靜磁場(chǎng)B0（Tesla,T）→組織凈磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常導(dǎo)型（resistivemagnet）超導(dǎo)型（superconductingmagnet）磁體屏蔽（magnetshielding）2.梯度線圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z軸