前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的探讨风电机组偏航平台实验设计，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：很多风电企业对实验培训平台的投入较少，不利于提高员工的技能水平。研制出满足实验与培训要求的平台，可以更好地开展技术培训工作。本文先对偏航平台进行总体结构设计，再对偏航系统结构、系统实验和实验流程进行深入的探讨，可供相关人员参考。
1引言
偏航系统作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。开发风电机组偏航平台，可以让学员深入了解偏航系统原理，熟悉和掌握偏航系统部件与功能，独立自主地完成系统调试与测试，使其具备解决常见运行故障的能力。
2偏航平台控制原理
偏航控制系统执行部件包括驱动装置、偏航电机等。实际应用中，主控系统发出命令控制驱动装置运行。本平台为模拟实际工况，利用倍福控制单元接收偏航系统外部输入，进行逻辑运算和处理后，控制偏航系统执行机构。人机界面可用于用户系统设定、参数设定、启停、上下限等设置，具体见图1所示。
3偏航系统方案设计
3.1偏航实训台
操作台作为偏航系统的控制中心，实验和培训都通过该操作台来完成，设置为手动、自动两种偏航方式，自动方式由HMI进行控制，偏航电机由皮带轮与齿轮盘进行连接，电机运转驱动齿轮盘运行。风向标安装于齿轮盘上，风向标的偏向会以模拟信号的形式反馈到PLC控制器。齿轮盘的铁齿上装有定位孔，齿轮盘安装平台附近装有定位传感器，齿轮盘每转动一个位置，定位传感器可以感应到转过的齿数，并将齿轮盘的位置反馈至模拟量输入模块。控制器根据风向标指示的位置和当前齿轮盘的位置做运算，得出运行方向，并按一定速度指示偏航驱动器运行，当齿轮盘的位置到达风向标指示位置，停止运行，完成风向跟踪，偏航实训台具体设计如图2所示。
3.2平台设计思路
偏航系统一般包括感应风向的风向标、偏航电机、偏航行星齿轮减速器、偏航制动器（偏航阻尼或偏航卡钳）、回转体大齿轮等。本实验平台采用变频器驱动偏航电机，电机通过传动机构带动齿轮盘旋转，齿轮盘上的风向标模拟对风角度。为实现偏航系统诸多功能，通过PLC控制器来实现偏航系统的逻辑控制。（1）输入信号。平台的控制柜的输入包括：左/右偏航、自动/手动切换、极限位置等按钮；人机界面上可设置菜单；风向标、解缆信号、测速信号等直接输入PLC相应模块。如图3所示。
4偏航平台功能模拟设计
4.1对风实验
在实验台HMI中点击启动，触摸屏界面中会显示机舱角度、风向角度和偏差角，并对运行数据进行记录，选取风速给定模式和风况，当偏差角度低于目前风况条件下偏航角度，会保持在偏航待机状态。利用HMI界面或风向旋钮给定风向值，偏差角度超过目前风况条件下自动偏航角度设定值，偏航系统启动10s后进入到顺、逆时针自动对风状态。如果偏差角不超过目前风况条件下停止偏航角度，系统会停止顺、逆时针自动对风，然后进入到待机状态。
4.2自动偏航与手动偏航
自动偏航是根据风速、平均风速等观察25s偏航角度绝对值和偏航限定位置的关系，判断是否满足自动偏航要求。偏航系统故障，10s内平均风速小于3m/s或者大于25m/s时禁止自动偏航。紧急停机和安全链停机执行失败后触发故障紧急停机超时，进行90°偏航。未触发更高级别偏航程序的故障代码基础上，通过人机界面或者开关手动偏航。
4.3偏航穿越
偏航在堵转的时候会经过一段时间的堵转大电流，在此期间电流大而发热，断路器在接收到回路中的热量后会判断此电流可以维持多长时间后脱扣（大约10s中会脱扣）根据此特性，在偏航中做程序优化，时刻检测偏航启动时的速度，在偏航启动中，如果启动的速度在很长时间中启动不起来，就判定堵转。堵转后将偏航停止。穿越的过程中进行计数，连续计数3次报速度低故障，会跳偏航马达故障提醒维护人员进行上机检查。
4.4偏航解缆
点击HMI中“开始解缆”按钮，偏航系统自动向逆时针方向解缆，解缆状态指示灯被点亮。机舱角度临近0°时不再进行解缆。在风机停机模式下，通过手动调节开关，启动一级解缆二级解缆，HMI界面可实时显示偏航扭缆位置绝对值和偏航解缆位置设定值。
4.5传感实验
在上电后3s时间内，采用电位计对模拟信号接收横块提供4～20mA电流信号，系统会自动记录目前机舱初始位置。经过3s的延时以后，由接近开关状态改变情况计算出偏航条件下机舱位置，记录电位器旋转角度、接近开关变化情况、机舱偏航角度、模拟量数值。
4.6限位器
采用手动调试的方式，确定出正北限位信号、左（右）极限限位信号。实验平台外齿圈和行程限位器齿轮比如果对应设定值，则对左（右）极限信号进行定义，小齿轮向对应方向旋转足够圈数。
4.7偏航角度辨识
偏航风向标代表风向信号，其输出为电压或电流模拟信号，模拟信号的范围代表偏航的角度，其对应关系通过PLC算法实现。
5结语
综上所述，根据偏航系统的结构与功能设计出的风电机组偏航平台，有着很强的仿真与技能培训能力，操作起来十分简便，通过系统的培训可以提高学员对偏航系统的认识，掌握内部电气元件原理与性能，可以有效提高作业人员的实践能力。可以根据实验平台制定出风电机组维修保养计划，对减少机组运行成本发挥着重要作用。
作者：武鹏 杜春峰 程海龙 单位：河北新天科创新能源技术有限公司
