为了通过分析的主要问题，以实现风力发电设备的主控制器的定位到由所述风力涡轮机的主控制器来解决，该选择方法的材料和该软件的控制流，所述风力涡轮机的速度的主控制器根据涡轮机提出兆瓦变量。于速度，加速度和PID角度控制的高度控制算法解决方案该算法确保风扇可以跟踪和补偿由风速变化引起的突然负载变化，同时提高风速。产效率和最大功率限制，同时避免对风扇驱动链产生任何影响。给电网带来了谐波和闪烁风险，提高了风机运行的安全性和可靠性以及发电的能源质量。值模拟计算和动态模拟实验证实该方法的有效性。全;中图分类号：TM303; TM315文献标识码：A – 设计风力发电机控制器MWLQ龙翔（电气工程学院，上海电机的学院，上海200240，中国）摘要：为了生产国产风力发电机控制器，分析的根本问题，材料类型 – 基于旋转速度的PID控制，叶片的加速度和俯仰角，提出了一种MW涡轮控制器桨距控制算法的方法，这允许风力涡轮机实现高效率。力发电机，最大功率限制和由风速波动引起的突然负载变化的补偿，以避免对风力涡轮机传动链的任何影响和损坏，如电网的谐波和闪烁，提高发电机运行的可靠性数值模拟计算和动态模拟试验表明了该方法的有效性。
键词：风，变桨控制，控制器，安全改善国家能源政策和环境保护要求介绍风力发电越来越引起大公司的关注和中国能源生产商。家风能资源较好的地区已经开始发展。电场对风电设备的需求正在迅速增加。[1]许多国内机电设备，原始风电设备生产厂和许多投资公司的领先制造商已经开始建立风力发电厂进入风电行业。风能引入风电场的主要模式如下：（1）引入一整套设备图纸，生产装配流程和产品许可证，并购买用于装配的国家制造部件，以便定位整个机器; （2）委托设计风力涡轮机的外国公司。国家经验丰富的零件制造和制造工厂合作进行联合设计和生产。转换器和转换器通常由国外第三方提供：主控制，操作过程中，在现场，故障诊断和风扇都集中在主控制器的维护调试操作，而外国控制器的制造商在技术上是保密的。于原因较少，所提供的技术信息仅限于使用说明书和维护手册等。带来了很大的困难，同时使通风机的控制和操作过程成为一个盲目的技术领域，给风机的调试和维护带来了很大的障碍。场调试和诊断维护现场故障必须要求外国技术人员。展方向是基于大规模的单位容量[2]，以前海上风电生产国为主要目标[3]，大容量改善的单机模型系统性价比。要是600千瓦和750千瓦的型号，固定螺距，固定叶片，双速异步发电机。了上面提到的固定双速风扇，还有维斯塔斯变桨距风扇。有可变滑差控制的蜗杆式异步电动机有一定的技术进步，但故障率很高。瓦级风机模型主要是变速和变速，传动和发动机采用双馈技术。要型号是永磁直驱技术。种型号都需要高功率转换器来补充速度控制和功率转换。仰机构可分为两种类型：电动和液压俯仰。动模式。他非消费者还有各种型号，如主动站型，半直驱型，电驱动直驱型，多电机型和液压耦合器型[4] 。前，MW级风扇是在该国制造的。要使用技术图纸和生产许可证的生产方法。些新型号采用外国设计公司，国家零部件制造商分别制造零部件的生产方法，以及国内装配工厂进行安装和调试。握了大型风力发电机的整体设计技术。多数国家风电企业自主创新能力薄弱，缺乏风电行业的设计能力和完整系统，缺乏具有自主知识产权的风电技术和关键部件，如：电子控制系统主要依赖进口。[5]国内许多风力涡轮机。厂意识到要打破这种被动局面，有必要找到主控制器，因为它占风力发电机组生产成本的很小一部分，装配厂本身投入了大量资金。- 本地化设计和生产的工作。济必须依靠大学和国家研究机构的技术实力来共同分析和研究，以确定风力发电机组的控制和运行过程。
地化设计和生产风扇控制器设计过程和设计原则风扇控制器设计流程图1风扇控制器设计流程对于最低风扇控制器设计，风扇设计过程按照前面的4个步骤主要由机器的设计和制造商完成，最后一步由控制器供应商完成。制器的总体设计如下：严格按照要求进行操作。个过程，严格遵守过程的所有要求，并尊重安全要求。定性和精度要求风扇控制器与整台机器之间的连接风扇控制器监控风扇的不同组件，并根据不同的安全级别（或故障）指示每个组件的相应操作模式。控操作。扇控制器和整个机器之间的关系可以简单地理解为图2所示的结构。态和逆变器之间只有逻辑关联，没有实际控制连接图2风机控制器与整机的关系风机控制器风机控制设计的基本原理风能转换为机械能输出公式Pm [2]为Pm =0.5ρACpv3（1）式中：ρ是空气的密度，A是风力涡轮机的捕获区域; Cp是风能利用率，v是风速。某些风速条件下，机械能Pm的效率越高，Cp与峰值速度比λ之间的比率越接近1对应的正态分布曲线。Cp的最大值具有最佳的λ，式[6]λ是λ=ωmR/ V（2）其中：m是风的风的速度，R是叶片的半径，v是风速。换时通过调整涡轮转子m并保持最佳λ，可以保持Cp的最大值，从而最大限度地利用风能并保持相对稳定性风扇的输入功率。扇控制器实现风扇控制器硬件。择满足以下要求的任何控制器：无论是成熟产品还是自己开发的产品，都可以用作风扇控制器硬件：（1）基于硬件平台的硬件平台实时多任务控制，（2）丰富的I / O模块。控制器通过将储备溶液有以下几种：（1）实时控制系统中基于多CPU 3级的微处理器16或更多的比特，使用多用户32位或更多位，多任务硬件平台在实时CPU的优点是降低了硬件成本缺点是初始开发周期长且可靠性需要大量时间。（2）基于标准工业控制计算机，工业控制总线，工业控制板和外围通信模块构成基础硬件平台，采用标准实时操作系统进行培训一个软件开发平台，优点是开发速度快，使用高级语言开发软件模块的调试和功能测试的验证是实用的。机界面提供良好的可视性。点是硬件成本高，并且对操作环境有一定的要求（3）。于高性能标准PLC的硬件平台采用集成的实时操作。系统用作开发的软件平台。种类型的组合物具有高的材料可靠性，恒温阀芯适中的成本和低的开发难度。前，大多数国内外风电公司都以这种方式独立开发控制器。据整个过程的要求，该软件结合了成熟的算法和严格的逻辑控制，有效地反映了整个机器的过程设计要求（或结果）：全面的安全控制软件，高度控制流程，数据记录过程和通信控制。过程如图3所示。3风扇控制器软件控制风扇控制器在整个控制过程中的安全性的过程在此过程中，安全控制执行相应的程序流程。制链的主要模式，辅助通道模式和俯仰模式。全控制的目的是生成错误代码数组，建立错误模式并分配不同的程序错误执行取决于错误级别。运行执行程序安全检查的要求如下：快速，正确地找到当前最高级别的故障并建立当前正确的安全和程序服务模式。常由相对统一的固定安全链模块组成。链安全程序和辅助链安全程序如图4所示。个制动模式代表一个错误处理级别，＃0制动表示正常运行。
助模式最常用于手动和自动模式，包括主控制模式以外的控制，如液压，偏航和温度。4流程中的风扇控制兆瓦的安全程序流控制流量控制的所述控制器的控制是必不可少的，相对独立的，可与各种的成熟的算法来获得的，关键是如何遵循空气动力学原理。不同的工作模式下正确操作步进控制，以达到合理的角度和速度。度控制算法如图5所示。用PID优化算法[7]设定目标角度，速度和加速度。5.高度控制算法3.5风扇控制器数据采集和处理数据记录过程包括三个过程：数据采集，处理和记录，收集的参数分为三个部分。件：发电参数，单位参数和风能参数。必要对收集的数据的值，平均值以及最大和最小限制进行瞬时区分，并考虑冗余。扇控制器用作实时，高速的现场控制器，其采集，处理和数据量报告主要是现场工业控制器要大得多。多数现场工业控制器专注于数据采集和实时控制。据处理和存储记录在主计算机上完成。据库实时构建在控制器上，用于数据处理，存储和统计。增加系统工作量，使系统的实时性能降低，特别是控制系统使用控制器的硬件平台，系统的数据处理存储力弱，实时控制和处理和数据的通信之间的矛盾的合理的治疗的关键是控制系统的动态仿真实验模拟和风力涡轮机控制系统和风扇的数值计算模型的成功用于控制器的设计和制造，过程仿真这是一种缩短时间和成本的方法。是，现有的专业风扇设计软件和通用设计仿真软件只能显示结果模型执行并不能描述命令的动态过程，特别是在各种操作条件下的风扇。作过程对控制器的设计至关重要，需要使用与控制器相对应的硬件平台来定义仿真系统[8]。机仿真系统由独立的仿真模型组成，包括车轮，变速箱，发电机，液压和变频器等型号。[9]每个模型包括三个方面：模型对象分析，设备性能时间常数和信号输出模式，模型必须对应相应模拟对象的机械特性，如比车轮模型。据空气动力学原理：为了模拟风速，有必要建立一个风速模型库[10]，包括随风速的库，其中风的扰动由风定律建立。tissu.Toutes模型模拟只能由物理控制器或风扇控制器软件进行验证，以验证数字machine.L’analyse的全过程的设计的结果，模拟结果Mita 3100控制器设计为1，250 kW。速和恒速风扇桨距控制的仿真结果如图6所示。制仿真结果风力机的研究表明，该算法具有良好的稳定性和高精度的控制，无论风扇的运行情况如何。如果风速高于或低于标称风速，则俯仰设置可允许风扇输出功率达到相对稳定的最佳值。风力涡轮机从风计算的瞬时机械功率使用等式2（1）计算。
气密度ρ= 1.225 kg / m3，风速v = 10.73 m / s，车轮速度约为20 rpm，峰值速度比λ为5 ，85至6.44，倾角在0和1°之间，模拟瞬时值为0.57，风能利用率Cp = 0.419 0，车轮直径R = 64 m，车轮面积A = 3，215.36 m2，计算车轮输入功率，P = 1，094 kW。拟结果的输入机械功率为1025 kW，理论计算匹配，风速使用该控制算法的风力机模拟结果如图7所示。均稳定速度为在突然变化之前的风是v = 14.79 m / s，这高于风扇的标称风速。果风扇没有叶片，则理论角度为0°。机械数据的情况下，Cp的最大值是0.487。论计算表明，车轮的理论转速为40.63转/分，齿轮箱的增量比为1：53.1。
据系统的设计，转速为电机理论旋转为40.63×53.1 = 2. 157> 1250（6），远高于风机的额定转速和变速范围，电机功率达到3100 kW。率的理论计算明显大于发电机的额定功率，发电机在此速度下是不可能的。此，我们可以知道角度等于0°并且不可能执行一个音调。据1600 kW脉冲的输入功率，可以获得理论上的λ= 5.330。
算结果表明，Cp的理论值约为0.251 1.根据叶片的设计数据，λ在4.95和5.36之间，角度在5到10°之间， Cp的值在0.313和0.292之间，绝对角度约为7.56°。制此范围是正确的。电机叶片角损失风电利用率图7风速负荷降低时风电机组步进控制仿真结果模拟结果如下：λ= 5.294，Cp = 0.248，叶片角度为7.66°当风速突然变化约为6 m / s时，风扇叶轮迅速变化俯仰和俯仰角调整到大约0°。能吸收率Cp增加到0.477。据发电机功率的变化，调节快速，平稳，无过冲或振荡，使风力发电机能够以最大产量使用风能，不会使发动机过载。风速的突然增加进行了模拟实验和数值分析。本设置类似。而，当风速迅速增加时，加速误差将起到减少对风扇齿轮箱的机械负载的影响的作用。8示出了在长期模拟之后生成的风力涡轮机的模拟结果。制算法使得可以更好地控制风扇的功率并降低风速。标称风速为12 m / s时，最大功率为控制目标。到并超过额定风速后，标称功率用作控制目标，功率波动和超级 – 被压倒的发现最小化。非常接近风力机的理论功率曲线和现场运行的风速 – 功率曲线。8模拟系统运行160小时后产生的风速输出速度曲线。真系统数据的运行和分析，本文提出的核心控制器的设计方法及其技术背景是可行的，有助于理解和设计整个控制过程。文提出的桨距控制算法与风扇功率控制目标一致，提高了所产生功率的电能质量。装置实现了期望的控制目标。
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