新疆大学大作业
学 号：
学生姓名：
所属院系： 电气工程学院
专 业： 电气工程及其自动化
班 级：
指导老师：
完成日期： 20年 月 日
偏航系统的功能和原理
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，
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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。
偏航系统的功能和原理
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。当需要调整方向时，微处理器发出一定的信号给偏航驱动机构，以调整机舱的方向，达到对准风向的目的。 一.1 偏航控制系统的功能
网络服务提供商偏航控制系统主要具备以下几个功能：
（1）风向标控制的自动偏航；
（2）人工偏航，按其优先级别由高到低依次为：顶部机舱控制偏航、面板控制偏航、远程控制偏航；
（3）风向标控制的90°侧风；
（4）自动解缆；
一.2 偏航控制原理
偏航角θe：
巴西开幕式 (3-1)
其中： θW－风向角度；
θT－风力机叶轮角度。
风向标作为感应元件将风向变化信号转换为电信号传递到偏航电机控制回路的处理器中，处理器经过比较后给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航指令。为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴连接的减速器减速后，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，风向标失去电信号，电机停止转动，偏航过程结束。
在偏航过程中，风力机总是按最短路径将机舱转过相应角度，才能够提高发电效率，这样就需要解决电机的起动和转向问题。为了确定电机的转向使风力机转过最小路径，即偏航时间最短，需要弄清偏航角θe与风向角度和风力机叶轮角度（也就是机舱角度）之间的相
对关系。就水平轴风力机而言，风向和风力机叶轮迎风面法线方向的夹角有以下两种情况（以下角度都是相对的）：
当风向与风力机叶轮迎风面法线方向角度差小于180o时，偏航角为：
(3-2)
通常，风向角度θW是相对于叶轮迎风面法线方向角度，故取θT宁波舟山港＝0，偏航角度为：
(3-3)
如图3.1所示（叶轮迎风面以粗实线表示，虚线表示风力机处于迎风位置），电机正转，风力机机舱顺时针调向。
jcr图3.1 θ抽气机原理w<180°时θe=θw 机舱顺时针调向
当风向与风力机叶轮迎风面法线方向角度差大于180°时，偏航角为：
(3-4)
如图3.2所示（叶轮迎风面以粗实线表示，虚线表示风力机处于迎风位置），电机反转，风力机机舱逆时针调向。
图3.2 θw>180°时θe=360°-θw机舱逆时针调向
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