陳璇

摘 要：目前，我國的新能源開采技術(shù)有很多種，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是較為成熟的技術(shù)之一。風(fēng)力發(fā)電是需要風(fēng)能作用的，在風(fēng)的吹動(dòng)下風(fēng)車的葉片發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，然后在配合一套用來加速的系統(tǒng)，這樣便可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的。但是，我國的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仍存在著一定的缺陷，它不僅對(duì)能源的損耗過大，還受惡劣的工作環(huán)境影響，對(duì)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)與控制算法的可靠性產(chǎn)生了極高的要求。如今，PLC在工控領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，并且它控制起來也比較簡(jiǎn)單，因此，本文基于PLC研究了風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，希望可以提高有關(guān)人員的工作效率，幫助這些人改善在能量方面的浪費(fèi)問題。

關(guān)鍵詞：PLC 風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)技術(shù) 探究

中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（a）-0051-02

風(fēng)力發(fā)電的原理很簡(jiǎn)單，先是將風(fēng)的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械式的能量，然后再通過將機(jī)械式的能量轉(zhuǎn)化成電能，供人們使用。近年來，許多國家都逐漸重視起新能源開發(fā)的問題，他們對(duì)可利用能源進(jìn)行了深入探究，從如今的新能源開采狀況可以看出，風(fēng)能、太陽能是目前最受歡迎的新能源，并且對(duì)這些能源的開采也較容易一些，成本和其他的能源比起來也相對(duì)較低。風(fēng)能的發(fā)電過程與常規(guī)能源的發(fā)電過程極為相似，同時(shí)我國對(duì)風(fēng)能的開采率也在逐年增高，由此可以看出，風(fēng)能與常規(guī)能源的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)越發(fā)激烈。風(fēng)力發(fā)電離不開風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備，且設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行效率還受控制系統(tǒng)與控制算法的影響，因此，我們要提高對(duì)控制系統(tǒng)和控制算法的要求，盡量保證發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率不受影響。基于PLC編程的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)可以對(duì)發(fā)電過程中設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這就可以最大程度地保障風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的安全，從而提高系統(tǒng)的工作效率。

1 風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的工作原理

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要是由葉片、提速齒輪箱、偏航裝置和控制系統(tǒng)等組成的，只有各個(gè)組成部分相互協(xié)作，系統(tǒng)才能正常的運(yùn)行。風(fēng)輪的主要組成部分是葉片，在將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的過程中，葉片起到了很大的作用，結(jié)構(gòu)氣動(dòng)性良好的葉片，可以保證風(fēng)能的轉(zhuǎn)化效率。在輪轂上安裝2～3個(gè)葉片，當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，輪轂也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但是這個(gè)轉(zhuǎn)速相對(duì)來說比較低，這時(shí)我們可以在發(fā)電機(jī)和輪轂之間安裝一套加速系統(tǒng)，來滿足發(fā)電的要求。隨著風(fēng)速方向的不同，還應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)葉片的角度，確保能最大程度地利用風(fēng)能，另外，風(fēng)向傳感系統(tǒng)還會(huì)實(shí)時(shí)的向PLC控制系統(tǒng)傳遞監(jiān)測(cè)到的風(fēng)向信息，方便調(diào)節(jié)設(shè)備。

提速齒輪箱可通過提高軸旋轉(zhuǎn)速度，來提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片轉(zhuǎn)速，此模塊的應(yīng)用，可有效地滿足風(fēng)力發(fā)電設(shè)備對(duì)轉(zhuǎn)速的要求。偏航裝置能夠有效地改變?nèi)~片和風(fēng)速間的夾角，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)接收到傳感系統(tǒng)采集的風(fēng)向信號(hào)后，PLC控制系統(tǒng)就會(huì)計(jì)算葉片與風(fēng)向的夾角是不是達(dá)到最佳，如果不是，PLC控制系統(tǒng)就會(huì)控制偏航電機(jī)，將其轉(zhuǎn)動(dòng)到最佳位置上去。另外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)為了能夠充分利用風(fēng)能，它就必須得連續(xù)地切換電壓和頻率，這時(shí)就用到了變頻器，有的變頻器可將交流電直接轉(zhuǎn)化為交流電，而有的變頻器是先將交流電通過整流電路轉(zhuǎn)化成直流電，再將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，這兩種變頻器是目前工業(yè)上最為常見的。

2 可編程控制器PLC的控制過程

PLC是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的核心，它不僅具有接受、傳遞信號(hào)的功能，還可以精密處理、分析一些采集到的信號(hào)。其次，變頻器也是這個(gè)風(fēng)力控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵之處，它不僅能改變電源的頻率，還能驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。另外風(fēng)向傳感器也是系統(tǒng)中比較重要的模塊，它能夠?qū)崟r(shí)采集風(fēng)向信息，并且還能將采集的信息轉(zhuǎn)換成模擬量之后，傳遞給PLC控制器，PLC會(huì)根據(jù)收到的信息來改變系統(tǒng)的運(yùn)行情況。不同模塊與PLC之間的傳遞、處理方式也不相同，要想完善風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，就必須得搞清它們之間的關(guān)系。

偏航解纜包括對(duì)風(fēng)偏航等操作，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，也是基于PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)技術(shù)。在采集數(shù)據(jù)的時(shí)候，傳感器如果發(fā)生故障，就得立刻啟用備用的傳感器，以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)作。齒輪箱正常工作與否對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)有很大的影響，從風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)換過程也必須是在齒輪箱正常工作的情況下才能完成的。本設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)各方面的要求都比較高，例如：對(duì)溫度的控制、油量的控制、發(fā)電機(jī)的控制等都要做到位，對(duì)出現(xiàn)問題的地方也要及時(shí)的停機(jī)維修，確保風(fēng)力發(fā)電工程能夠在安全的環(huán)境中有效進(jìn)行。

3 基于PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

PLC是可編寫程序的控制器，在PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中，PLC作為系統(tǒng)的控制核心，可見其重要性。PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的主要功能之一就是對(duì)風(fēng)向的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)風(fēng)向的監(jiān)測(cè)判斷來自動(dòng)的調(diào)節(jié)葉片的工作位置和轉(zhuǎn)速。基于PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案要根據(jù)實(shí)際情況來制定，在充分了解風(fēng)力發(fā)電原理的基礎(chǔ)上，分別對(duì)PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件方面的設(shè)計(jì)。

在硬件設(shè)計(jì)方面，我們不僅要了解PLC控制系統(tǒng)具體的芯片型號(hào)，還要對(duì)PLC控制的各個(gè)模塊進(jìn)行嚴(yán)格的選擇，盡量滿足協(xié)議要求和相對(duì)應(yīng)的接口要求，在軟件設(shè)計(jì)方面，我們也要注重整個(gè)控制系統(tǒng)的模塊劃分問題，盡量保證每一個(gè)功能模塊都能最大限度的發(fā)揮作用。在軟件模塊中，人機(jī)界面的主要功能就是輸入命令，通過命令來指揮完成不同的任務(wù)，除此之外，我們也可以進(jìn)行更改參數(shù)的操作。其次是顯示系統(tǒng)，此模塊可以實(shí)時(shí)的顯示一些運(yùn)行狀態(tài)供我們了解，如果出現(xiàn)了故障，此模塊也會(huì)及時(shí)地顯示出來，方便我們解決問題，維護(hù)系統(tǒng)的安全；數(shù)據(jù)采集模塊的作用也很大，它主要是利用傳感器來采集一些有關(guān)風(fēng)向的數(shù)據(jù)信息，并把這些信息實(shí)時(shí)的傳遞給PLC這個(gè)控制核心中去，幫助PLC去調(diào)節(jié)裝置，提高系統(tǒng)的工作效率；偏航控制模塊可以根據(jù)風(fēng)向的變化來進(jìn)行偏航、解纜等操作，此過程一般需要4臺(tái)偏航電機(jī)同時(shí)工作；液壓系統(tǒng)的主要功能就是為高速軸剎車與偏航剎車提供應(yīng)有的壓力；齒輪箱控制模塊主要針對(duì)的是齒輪箱的溫度、油泵等，它可以有效地控制這些東西，為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)保駕護(hù)航；最后就是溫度控制模塊，它可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的溫度進(jìn)行有效控制，以此來保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。

采用可編程控制器PLC作為控制的核心，是比較明確的選擇?；赑LC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)來制定設(shè)計(jì)方案，不僅可以降低系統(tǒng)故障的發(fā)生率，還可以提高系統(tǒng)控制器的可靠性，如今，我國計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的極為迅速，采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)也將是未來最可靠的發(fā)展方向，豐富的功能函數(shù)方便了編程，并且編程還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制思想，這在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上具有積極的意義。

4 結(jié)語

本文深入的研究了基于PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，并從各個(gè)方面介紹了控制系統(tǒng)的控制對(duì)象，希望可以讓更多的人了解基于PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，除此之外，還希望能夠幫助有關(guān)的研究人員，讓他們能夠滿足各模塊中高精度的控制要求，以此來提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作效率，為我國新能源的開采保駕護(hù)航。

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