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)，一開始就受到世界各國的高度重視，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)十千瓦級發(fā)展到兆瓦級機(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)電場運(yùn)行：實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)程控制（通過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；通過對執(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；對機(jī)組出現(xiàn)的故障予以檢測，特別是涉及到如超速、振動、過功率、過熱等故障，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、振動監(jiān)測、無功補(bǔ)償和啟?？刂?。2023/7/31系統(tǒng)傳感信號主要由信號接口電路完成，它們向計算機(jī)控制器提供電氣隔離標(biāo)準(zhǔn)信號。這些信號有模擬量、開關(guān)量、頻率量，信號的電壓和電流范圍一般為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號。2023/7/31控制系統(tǒng)輸入信號、系統(tǒng)監(jiān)測的參數(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)械制動閘片磨損及溫度、電纜扭絞、機(jī)艙振動、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)測各接觸器的開關(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，偏航正反向計數(shù)、扭纜正反向計數(shù)等；2023/7/31系統(tǒng)的開關(guān)輸入量：按鍵信號、制動閘片磨損、制動閘片熱、風(fēng)向標(biāo)0°、風(fēng)向標(biāo)90°、偏航順時針傳感、偏航逆時針傳感、機(jī)艙振動開關(guān)、偏航電動機(jī)過載、旁路接觸器狀態(tài)、風(fēng)輪液壓壓力信號（風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過高時出現(xiàn)）、機(jī)械制動液壓壓力高、機(jī)械制動液壓壓力低、外部錯誤信號等等。2023/7/31

控制系統(tǒng)的輸出信號主要有：

控制各電磁閥、接觸器線圈、空氣斷路器的開合輸出。電磁閥和接觸器的開合包括：發(fā)電動機(jī)的并網(wǎng)、偏航電動機(jī)（順時針和逆時針）的動作、相位補(bǔ)償電容的投切、空氣制動及機(jī)械制動系統(tǒng)的動作等。還有系統(tǒng)的軟并網(wǎng)和軟脫網(wǎng)控制。此外，對變槳距風(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：

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，包括三個相對獨(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)控制邏輯上來說，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)傳感器信號的處理與轉(zhuǎn)換，這些信號包括溫度信號、葉輪過速信號、風(fēng)速風(fēng)向信號、轉(zhuǎn)速驅(qū)動信號等。同時，也為機(jī)艙內(nèi)的電動機(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）起動風(fēng)速V>3m/s；當(dāng)V>4m/s時，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，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，槳葉自動失速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，帶空氣動力剎車機(jī)構(gòu)8)功率調(diào)節(jié)自動失速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)電動機(jī)驅(qū)動15）偏航制動液壓驅(qū)動的摩擦制動器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DeWind公司生產(chǎn)的變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2000年已在德國市場占到8%的份額，機(jī)組容量從600kw到1500kw，1999-2000年裝機(jī)96臺，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）制動系統(tǒng)高速軸上圓盤式剎車14）偏航系統(tǒng)液壓馬達(dá)驅(qū)動15）偏航制動可調(diào)整的液壓摩擦制動器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。通過微處理器控制的電力電子裝置提供發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁電流和頻率；通過控制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)基于計算機(jī)實(shí)時監(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，跟蹤最佳功率曲線；高于額定風(fēng)速時，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主開關(guān)合上后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器準(zhǔn)備自動運(yùn)作。正常起動前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，并對電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行檢測?？刂葡到y(tǒng)工作過程2023/7/311、電網(wǎng)1）連續(xù)10min內(nèi)電網(wǎng)沒有出現(xiàn)過電壓、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）液壓油位和齒輪潤滑油位正常；4）制動器摩擦片正常；5）扭纜開關(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)開關(guān)在運(yùn)行位置。上述條件滿足時，按控制程序機(jī)組開始執(zhí)行“風(fēng)輪對風(fēng)”與“制動解除”指令。至此，機(jī)組進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。2023/7/31由于風(fēng)輪的葉尖本來是90°，現(xiàn)在恢復(fù)為0°，風(fēng)輪開始轉(zhuǎn)動。計算機(jī)開始時刻監(jiān)測各個參數(shù)、輸入，判斷是否可以并網(wǎng)，判斷參數(shù)有否超過極限、執(zhí)行偏航、相位補(bǔ)償、機(jī)械制動或空氣制動。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，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，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)開機(jī)風(fēng)速時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又可自動并入電網(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，為了避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長期逆功率運(yùn)行，造成電網(wǎng)損耗，應(yīng)自動脫網(wǎng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于自由轉(zhuǎn)動的待風(fēng)狀態(tài)。3.小風(fēng)頻繁開、停機(jī)為了避免該現(xiàn)象，在并網(wǎng)后10min內(nèi)不能按風(fēng)速自動停機(jī)。同樣，在小風(fēng)自動脫網(wǎng)停機(jī)后，5min內(nèi)不能軟切并網(wǎng)。2023/7/314.自動對風(fēng)當(dāng)風(fēng)速大于開機(jī)風(fēng)速，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航機(jī)構(gòu)始終能自動跟風(fēng),跟風(fēng)精度范圍±15°。5.剎車制動系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓機(jī)械閘在并網(wǎng)運(yùn)行、開機(jī)和待風(fēng)狀態(tài)下，應(yīng)該松開機(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、超速和斷電時釋放，起平穩(wěn)剎車作用。其余時間（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、缺相和過電壓的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)停止運(yùn)行，此時控制系統(tǒng)不能供電。如果正在運(yùn)行時風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遇到這種情況，應(yīng)能自動脫網(wǎng)和抱閘停機(jī)。2023/7/31電網(wǎng)監(jiān)測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)計了正/反向扭纜計數(shù)器，超過時自動停機(jī)解纜，達(dá)到要求后再自動開機(jī)，恢復(fù)運(yùn)行發(fā)電。2023/7/31扭纜2023/7/319.手動/自動模式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)具有手動控制功能（包括遠(yuǎn)程遙控手操），手動控制時“自動”功能應(yīng)該解除，相反地投入自動控制時，有些“手動”功能自動屏蔽。機(jī)組手動起動、手動停機(jī)、手動偏航、手動復(fù)位、維護(hù)等2023/7/3110.實(shí)時監(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)，一旦超過極限并出現(xiàn)危險情況，應(yīng)能自動處理并安全停機(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，齒輪油過濾，齒輪油溫度，齒輪油軸承溫度。制動系統(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、過電壓以及過電流保護(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)只有一個可以運(yùn)行，通過接觸器輔助觸點(diǎn)的互聯(lián)對其進(jìn)行了互鎖。2023/7/31過電壓、過電流保護(hù)通過將快速熔斷器、速斷保護(hù)的斷路器（根據(jù)各自的負(fù)荷計算允許通過的電流）等串在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前端，防止了大電流流過回路，從而減少了不必要的損害。2023/7/31在設(shè)計時，對斷路器、接觸器等選件都進(jìn)行了負(fù)荷計算。選擇的原則：既留有裕量也不會使執(zhí)行機(jī)構(gòu)等受到?jīng)_擊，當(dāng)有瞬時沖擊電流通過電纜傳入控制柜時，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，會造成風(fēng)機(jī)葉片爆裂、電氣絕緣擊穿、自動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，并通過葉片軸承的內(nèi)環(huán)電氣連接到輪轂上。按照II級雷電保護(hù)等級的要求，主要的雷電電流通路上的設(shè)計雷電電流峰值為150kA。2023/7/31機(jī)艙防雷設(shè)計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關(guān)柜上的金屬排與就地的等電位連接導(dǎo)體相連,反過來也與雷電保護(hù)裝置中的等電位連接導(dǎo)體相連。特別是將有危險的電纜防護(hù)起來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)該在建造地基時進(jìn)行安裝。至少要從地基的接地極引出三個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)振動開關(guān)動作、超轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)中斷、機(jī)組部件突然損壞或火災(zāi)時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組緊急停機(jī)，系統(tǒng)的安全鏈動作，將有效的保護(hù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)工況安全，控制系統(tǒng)在短時間內(nèi)將機(jī)組平穩(wěn)停止。

2023/7/315.制動功能制動系統(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剎車和盤式高速剎車構(gòu)成，由液壓系統(tǒng)來支持工作。制動功能的設(shè)計一般按照失效保護(hù)的原則進(jìn)行，即失電時處于制動保護(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)組離開電網(wǎng)的支持是無法工作的，一旦有突發(fā)故障而停電時，控制計算機(jī)由于失電會立即終止運(yùn)行，并失去對風(fēng)機(jī)的控制，控制葉尖氣動剎車和機(jī)械剎車的電磁閥就會立即打開，液壓系統(tǒng)會失去壓力，制動系統(tǒng)動作，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)緊急情況時保護(hù)風(fēng)電機(jī)組安全的。然而，電網(wǎng)故障無須緊急停機(jī)；突然停電往往出現(xiàn)在天氣惡劣、風(fēng)力較強(qiáng)時，緊急停機(jī)將會對風(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法將風(fēng)機(jī)停機(jī)前的各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)及時存儲下來，這樣就不利于迅速對風(fēng)機(jī)發(fā)生的故障作出判斷和處理。2023/7/31針對上述情況，對控制電路作了相應(yīng)的改進(jìn)。在控制系統(tǒng)電路中加設(shè)了一臺1KVA的在線UPS后備電源，這樣當(dāng)電網(wǎng)突然停電時，UPS機(jī)及時投入，為風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)提供足夠的動力，使風(fēng)機(jī)制動系統(tǒng)按正常程序完成停機(jī)過程。2023/7/31對于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,在控制過程中，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，輸入的瞬時功率會超過額定功率。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，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)對風(fēng)電機(jī)組主傳動鏈的沖擊，同時也可以降低對變槳距系統(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，跟蹤C(jī)pmax曲線,以獲得最大能量；高于額定風(fēng)速時，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、通過改變槳距角，從而改變風(fēng)輪的氣動特性。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)組的一個活動層次，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)定的控制策略對調(diào)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、制動系統(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)械剎車松開允許機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組自動調(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)的主要特征及其簡要說明1.運(yùn)行狀態(tài)：2023/7/31機(jī)械剎車松開；液壓泵保持工作壓力；自動調(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)這個工作狀態(tài)在調(diào)試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時非常有用，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；液壓系統(tǒng)打開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)械剎車與氣動剎車同時動作；緊急電路(安全鏈)開啟；計算機(jī)所有輸出信號無效；計算機(jī)仍在運(yùn)行和測量所有輸入信號

4.緊急停機(jī)狀態(tài)當(dāng)緊停電路動作時，所有接觸器斷開，計算機(jī)輸出信號被旁路，使計算機(jī)沒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，用這種過程確定系統(tǒng)的每個故障是否被檢測。當(dāng)系統(tǒng)在狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中檢測到故障，則自動進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)中檢測到故障，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)松開機(jī)械剎車。

下面我們進(jìn)一步說明當(dāng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時,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)起動偏航系統(tǒng)；2)對變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，接通變槳距系統(tǒng)壓力閥。2023/7/31暫停→運(yùn)行如果運(yùn)行的條件滿足，則：1)核對風(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)打開緊停電路；2)置所有輸出信號于無效；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?！C(jī)；運(yùn)行→停機(jī)。暫?！C(jī)1)停止自動調(diào)向；2)打開氣動剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)。運(yùn)行→停機(jī)1)變槳距系統(tǒng)停止自動調(diào)節(jié)；2)打開氣動剎車或變槳距機(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后通過晶閘管切出發(fā)電機(jī)；2)如果發(fā)電機(jī)沒有并入電網(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)換過程實(shí)際上還包含著一個重要的內(nèi)容：當(dāng)故障發(fā)生時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將自動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)生的問題，因此檢測的范圍是限定的。2023/7/31為了便于介紹安全措施和對發(fā)生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1故障名稱；

2故障被檢測的描述；

3當(dāng)故障存在或沒有恢復(fù)時工作狀態(tài)層次；

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

（1）故障檢測。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以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，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。

（2）故障記錄。故障處理器將故障存儲在運(yùn)行記錄表和報警表中。2023/7/31（3）對故障的反應(yīng)。對故障的反應(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)可能自動復(fù)位。一般故障可以通過遠(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)被自動復(fù)位后10min將自動重新起動。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。如果控制器出錯可通過自檢系統(tǒng)(WATCHDOG)檢測到故障并重新起動。2023/7/31變槳系統(tǒng)2023/7/31變槳距風(fēng)機(jī)是通過葉片沿其縱向軸轉(zhuǎn)動，改變氣流對葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動力轉(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)組是指通過變槳驅(qū)動裝置,帶動安裝在輪轂上的葉片轉(zhuǎn)動,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)行自動調(diào)節(jié)：在低風(fēng)速起動時，槳葉節(jié)距可以轉(zhuǎn)到合適的角度，使風(fēng)輪具有最大的起動力矩；當(dāng)風(fēng)速過高時，通過調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對葉片的攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動力轉(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，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，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)行過程中，當(dāng)輸出功率小于額定功率時，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執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動，或者三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時驅(qū)動，槳葉節(jié)距角變化相同。獨(dú)立變槳距方式，每個槳葉都由獨(dú)立的變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動，如果其中一個變槳距執(zhí)行結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障，其它兩個槳葉仍能調(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，因此獨(dú)立槳葉控制比統(tǒng)一控制更具有一定的優(yōu)勢。2023/7/31控制時一般都以發(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，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，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，以及每個槳葉受力等,實(shí)現(xiàn)多變量控制。2023/7/31按照驅(qū)動方式,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)時對電網(wǎng)的沖擊也越大。這種沖擊嚴(yán)重時不僅引起電力系統(tǒng)電壓的大幅度下降，并且可能對發(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)沖擊時間持續(xù)過長，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)是一個不容忽視的問題。2023/7/31恒速恒頻風(fēng)機(jī)

并網(wǎng)控制要求

一般來說，恒速恒頻發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制系統(tǒng)比較簡單。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，把它移植到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用時，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)互相對應(yīng)即可。

啟動和并網(wǎng)過程如下：風(fēng)向傳感器測出風(fēng)向，并使偏航控制器動作，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對準(zhǔn)風(fēng)向；當(dāng)風(fēng)速超過切入風(fēng)速時，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。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，勵磁調(diào)節(jié)器動作，向發(fā)電機(jī)供給勵磁，并調(diào)節(jié)勵磁電流使發(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，發(fā)電機(jī)的電動勢或端電壓的幅值將大致與電網(wǎng)電壓相同。檢測出主開關(guān)兩側(cè)的電位差，當(dāng)其為零或非常小時，就可使斷路器合閘并網(wǎng)。以上過程可以通過控制器自動檢測和操作。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，由于靠轉(zhuǎn)差率來調(diào)整負(fù)荷，因此對機(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)也存在一些特殊問題，如直接并網(wǎng)時產(chǎn)生的過大沖擊電流造成電壓大幅度下降，對系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；本身不發(fā)無功功率，需要無功補(bǔ)償?shù)鹊?。所以運(yùn)行時必須采取相應(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)速時并網(wǎng)。2023/7/31

因?yàn)榘l(fā)電機(jī)并網(wǎng)時本身無電壓，所以并網(wǎng)時必將伴隨一個過渡過程，流過額定電流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)時的轉(zhuǎn)速對過渡過程的時間有一定影響，但一般來說問題不大，所以對風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)合閘時的轉(zhuǎn)速要求不是非常嚴(yán)格，并網(wǎng)比較簡單。2023/7/31如何抑制并網(wǎng)沖擊電流？

為了抑制并網(wǎng)時的沖擊電流，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)電壓不致下跌過大，待并網(wǎng)過渡過程結(jié)束后，再將其短接。2023/7/31

對于較大型的風(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。通過電流反饋對雙向晶閘管導(dǎo)通角控制，將并網(wǎng)時的沖擊電流限制在額定電流的2倍以內(nèi)，從而得到一個比較平滑的并網(wǎng)過程。瞬態(tài)過程結(jié)束后，控制器發(fā)出信號，利用一組開關(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)：判斷軟切入啟動時刻確定晶閘管的控制規(guī)律2023/7/31主要評價指標(biāo)：并網(wǎng)電流不超過額定電流的2倍并網(wǎng)電流過渡平滑，不對傳動軸系產(chǎn)生過大沖擊并網(wǎng)時間短發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不產(chǎn)生明顯過沖，并網(wǎng)完成后迅速進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行2023/7/31無功功率及其補(bǔ)償感應(yīng)發(fā)電機(jī)需要落后的無功功率主要是為了勵磁的需要，另外也為了供應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無功功率。對配置感應(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功補(bǔ)償。2023/7/31無功功率的補(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補(bǔ)償；固定補(bǔ)償與分組自動補(bǔ)償相結(jié)合；SVC靜態(tài)無功補(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。當(dāng)風(fēng)力機(jī)變速運(yùn)行時，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)控制整個并網(wǎng)過程。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)起動后帶動發(fā)電機(jī)至接近同步轉(zhuǎn)速時，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)時基本上無電流沖擊。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)勵磁可調(diào)量有3個：勵磁電流的頻率、幅值和相位。調(diào)解勵磁電流的頻率，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；通過改變勵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，成為無增速箱的直接驅(qū)動型。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)時沒有電流沖擊，對系統(tǒng)幾乎沒有影響。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)的失步問題。2023/7/31由于頻率變換裝置采用靜態(tài)自勵式逆變器，雖然可以調(diào)節(jié)無功功率，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無勵磁繞組，節(jié)省了銅的用量結(jié)構(gòu)簡單，無滑環(huán)，無電刷，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接近開關(guān)編碼器位移傳感器扭纜開關(guān)2023/7/31風(fēng)機(jī)設(shè)備的測量部分主要由各類傳感器組成。傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測對象狀態(tài)數(shù)據(jù)，如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、轉(zhuǎn)速、角度、振動及部分開關(guān)位置等信號，他們是控制系統(tǒng)輸入信號的重要組成部分。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)簡單、價格低廉是其最大優(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)是無機(jī)械式的摩擦損耗帶來的系列缺點(diǎn)。與身俱來的缺點(diǎn)是尺寸大、不易加熱、易結(jié)冰，同時易受雨、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)計開發(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，通過活軸轉(zhuǎn)杯在狹縫光耦中的轉(zhuǎn)動，輸出頻率的信號。

2023/7/31風(fēng)向傳感器的變換器為碼盤和光電組件。當(dāng)風(fēng)標(biāo)隨風(fēng)向變化而轉(zhuǎn)動時，通過軸帶動碼盤在光電組件縫隙中轉(zhuǎn)動。產(chǎn)生的光電信號對應(yīng)當(dāng)時風(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：一個半圓形筒罩由風(fēng)向標(biāo)驅(qū)動，當(dāng)傳感器沒有被半圓形筒罩擋住時，傳感器輸出信號是高點(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，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將沿逆時針調(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，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將沿順時針調(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，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于上風(fēng)向時，0度角傳感器處于高電位與低電位的時間比例各為50%，結(jié)果是傳感器遮擋百分比為50%，此時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，不許隨意松動風(fēng)向帽與主軸間的制動螺釘。（3）測風(fēng)傳感器應(yīng)每年給軸承注油一次，注油時應(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)向帽上各不動的制動螺釘均用軟質(zhì)密封膠密封，不要隨便拆卸，拆卸后再裝配時最好重新涂上膠密封。2023/7/31風(fēng)速計和風(fēng)向標(biāo)加熱元件風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速計都有加熱系統(tǒng)，以防它們的電子元件受凍。加熱系統(tǒng)包括兩個串聯(lián)的外部加熱元件。一個元件連接到風(fēng)向標(biāo)的底座，另一個元件連接到風(fēng)速計的底座，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)系的特性來進(jìn)行測溫。如表1所示：2023/7/312023/7/31接近式開關(guān)傳感器

2023/7/31接近式開關(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)。2023/7/31一般測頻的方法有兩種：一種通過計量單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)獲得；一種測量相鄰脈沖的時間間隔，通過求倒數(shù)獲得頻率。對于頻率較高的信號采用前一種方法可以獲得較高精度，對于頻率較低的信號采用后一種方法可以節(jié)省系統(tǒng)資源，獲得較高精度。模塊類型與測量風(fēng)速的相同。由PLC把頻率信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。頻率與轉(zhuǎn)速的對應(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，避免了對傳感器自身和目標(biāo)物的損壞無觸點(diǎn)輸出，操作壽命長即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測反應(yīng)速度快小型感測頭，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單靈活的電纜線接頭小感測頭長感測距離高精度易改變檢測距離（通過改變引線長短）內(nèi)部原理圖外觀圖感測頭放大器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：主要檢測黑色金屬（鐵）。所有金屬型：在相同的檢測距離內(nèi)檢測任何金屬。有色金屬型：主要檢測鋁一類的有色金屬。檢測類型：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面產(chǎn)生一個交變電磁場，當(dāng)金屬物體接近傳感器檢測面時，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)換為電信號通過整形放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號，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：接近開關(guān)頭部可以和金屬安裝支架相平非齊平安裝：接近開關(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關(guān)也可以非齊平安裝，但非齊平安裝的接近開關(guān)不能齊平安裝。這是因?yàn)椋嚎梢札R平安裝的接近開關(guān)頭部帶有屏蔽，齊平安裝時，其檢測不到金屬安裝支架；而非齊平安裝的接近開關(guān)不帶屏蔽，當(dāng)齊平安裝時，其可以檢測到金屬安裝。2023/7/31光電編碼器光電編碼器是一種通過光電轉(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由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如下圖所示。通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90°的兩路脈沖信號。2023/7/312023/7/31根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對值式以及混合式三種，其中增量式與絕對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：為由一個中心有軸的光電碼盤，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組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個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通過輸出波形圖可知每個運(yùn)動周期的時序?yàn)椋喉槙r針信號逆時針信號ABAB1111011000001001把當(dāng)前的A,B輸出值保存起來，與下一個A,B輸出值做比較，就可以輕易的得出角度碼盤的運(yùn)動方向。2023/7/31絕對值編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤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，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件；2023/7/312023/7/31當(dāng)碼盤處于不同位置時，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，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。目前國內(nèi)已有16位的絕對編碼器產(chǎn)品。2023/7/31絕對值式編碼器是利用二進(jìn)制方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。2023/7/31編碼的設(shè)計可采用二進(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)的絕對值；沒有累積誤差；電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(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長度的線性測量得到。測量長度通過在保護(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），在磁場作用下具有伸縮能力。磁致伸縮的原理是利用兩個不同的磁場相交時產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖信號，然后計算這個信號被探測的時間周期，從而換算出準(zhǔn)確的位置。這兩個磁場一個來自活動磁鐵，另一個來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，電子信號和處理系統(tǒng)發(fā)給磁致波導(dǎo)鋼絲間隔為T的激勵脈沖電流Ie，該脈沖電流將產(chǎn)生一個圍繞波導(dǎo)鋼絲的旋轉(zhuǎn)磁場。位置磁鐵也產(chǎn)生一個固定的磁場。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（對于一定的波導(dǎo)管來說）的，所以傳播速度也恒定。經(jīng)過計算該旋轉(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)鋼絲一端的波檢測器時被轉(zhuǎn)換成電信號Ua。通過測量磁致旋轉(zhuǎn)波從位置磁鐵傳到波檢測器的時間tL就能確定位置磁鐵和波檢測器之間的距離。這樣，當(dāng)部件A和B產(chǎn)生相對運(yùn)動，通過磁致旋轉(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)波將通過減波元件被大大削弱，以避免反射的波形對測量精度造成影響。波反射器是用于改善電信號Ua的波形和加強(qiáng)電信號的大小。

2023/7/31扭纜開關(guān)

偏航傳感器上有四個凸輪，它們可與四個微型開關(guān)連接/斷開。它們一起共同測量絞纜的次數(shù)。偏航傳感器還內(nèi)置了一個用來測量機(jī)艙位置的裝置。2023/7/312023/7/312023/7/31傳感器S102——順時針方向偏航。觸點(diǎn)常開（0表示被禁止）。被起動時（1表示起動），表示電纜被沿順時針方向纏繞1.8到3.8圈。傳感器S103——逆時針方向偏航。觸點(diǎn)常開（0表示被禁止）。被起動時（1表示起動），表示電纜被沿逆時針方向纏繞1.8到3.8圈。傳感器S104——偏航停止。觸點(diǎn)常開（0表示被禁止）。被啟動時（1表示被啟動），表示電纜被沿順時針或者逆時針方向纏繞3.8圈。信號S105——偏航脈沖。在差不多每滿一圈時這一信號會改變，控制器使用它檢查偏航系統(tǒng)。2023/7/312023/7/31如果電纜被沿順時針方向或者逆時針方向纏繞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)，且電纜被自動展開。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)且電纜被自動展開。如果自動展開系統(tǒng)被禁止在順時針方向1.8圈到逆時針方向1.8圈之間。S102和S103為0。2023/7/31可以人工測試自動展開系統(tǒng)。如果偏航系統(tǒng)在兩個方向上都被起動，當(dāng)電纜被纏繞大約3.8圈時S104禁止（=0），風(fēng)力發(fā)電機(jī)自動展開電纜。在進(jìn)行測試時，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時間長Damadian1973做出兩個充水試管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)備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間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)。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：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)象信號接收裝置：各種線圈計算機(jī)系統(tǒng)：完成信號采集、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)動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進(jìn)入靜磁場后，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度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過程

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弛豫時間：

MZ恢復(fù)到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復(fù)愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長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的長度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,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)像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結(jié)構(gòu)的信號表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會混淆。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，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產(chǎn)生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、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TR長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）抑制脂肪信號判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無需造影劑TOF法PC法MIP投影動靜脈分開顯示水成像（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、信號的產(chǎn)生、探測接受1.磁體（Magnet）:靜磁場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