Ø      项目概述

能源短缺和环境恶化使人们关注新能源的研究，风能作为一种可再生的清洁能源越来越被人们重视，风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景．风力发电机组主要包括风力机、发电机和并网装置三部分．然而，风能是一种能量密度低、稳定性差的能源,所以在风速可利用范围内需调节发电机转速来实现恒定的频率与电压输,控制发电机的转速保持在较小范围内波动直接影响系统效率和发电质量.

Ø      项目需求分析

风力发电系统的控制策略根据控制器的不同可分为两大类：基于数学模型的传统控制方法和模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的智能控制方法．PID控制属于第一类控制方法，其控制原理简单，使用方便．模糊控制属于第二类控制方法，它不需要对非线性、大延迟等复杂系统建立数学模型，有较强的自适应能力，抗干扰性强．但是模糊控制器消除系统稳态误差的性能较差，不容易达到控制精度的要求[1]．将PID控制和模糊控制结合起来，成为模糊PID控制，它既具有模糊控制动态响应好、超调量小的特点，又具有PID

Ø      系统方案设计说明

风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。主要应用于风力发电。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。在发电过程中，为了最有效的利用风发电机机头和仓体必须随着风向的改变而变换。使叶面尽可能和风向垂直。为了得到稳定的电能，还要控制好机头叶片的转速。

因此对风力发电机有如下的基本要求：

(1)在风速小于/大于规定的转速时作出停转/减速动作，使发电机在发电过程中转速基本稳定在一个范围，这样有利于电能的储存和处理。

(2)当风力达到发电要求时，需要直流电机带动叶片转动，达到转速后脱离。

(3)当风向发生改变时，要求机头和仓体做出相应的角度变化。

风力发电是清洁可再生能源， 促进绿色能源的发展。科学家分析，在未来20年内，中国要满足迅速增长的电力需要，若以矿物燃料作为发电能源，每年将增加 35亿吨的二氧化碳排放量。若依靠风力发电，就有望让中国在未来20年内减少30%的二氧化碳排放量。据相关资料显示，我国风能资源有250 GW，风能蕴存量巨大，具有实际开发利用价值。例如：广东省水电资源6.6 GW，沿海风能可开发量(H=40 m)8.41 GW，风能与水能总量旗鼓相当。中国对风力发电的政策支持由来已久，力度也越来越大，政策支持的对象也由过去的注重发电转向了注重扶持国内风电设备制造。国家的政策支持将是风电设备制造业迅猛发展的根本保障，风电设备制造业面临难得的历史发展机遇。

根据风力发电机国内市场的调研，我们选择PACsystems RX3i为主控制器。偏航系统中电机选择为Fanuc伺服电机，控制器为DSM324i伺服控制器。首先由风速传感器检测信号，根据风力大小，控制叶片的转动或停止，若风力适合，则由PAC系统控制直流电机带动叶片转动，根据编码器采回信号对叶片的转速进行控制。当风向发生变化时，风向传感器检测到信号变化，PAC系统控制偏航电动机进行相应的调整。