【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及教具，具體涉及一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具及控制方法。
技術(shù)介紹
1、偏航系統(tǒng)，又稱對(duì)風(fēng)裝置，其作用在于當(dāng)風(fēng)速矢量的方向變化時(shí)，能夠快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能，是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的部分。所謂偏航為機(jī)艙以塔架中心線為軸線的旋轉(zhuǎn)。動(dòng)偏航無(wú)法將風(fēng)能利用率最大化，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般采用電動(dòng)的偏航系統(tǒng)來(lái)調(diào)整風(fēng)輪并使其對(duì)準(zhǔn)風(fēng)輪掃掠面垂直于風(fēng)向。
2、偏航系統(tǒng)的教學(xué)部分要求學(xué)生能夠深刻理解偏航系統(tǒng)的控制策略和不同工作模式的優(yōu)先級(jí)順序及邏輯關(guān)系。由于偏航系統(tǒng)工作模式較多，各種邏輯關(guān)系非常復(fù)雜，教學(xué)過(guò)程中即使各部分策略能講解清楚，但學(xué)生缺乏系統(tǒng)概念，顧此失彼，無(wú)法真正掌握偏航系統(tǒng)。本申請(qǐng)借鑒現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制策略，制作了偏航系統(tǒng)的模擬教具。該偏航系統(tǒng)教具需要實(shí)現(xiàn)以下的功能：（1）自動(dòng)偏航：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)機(jī)艙受偏航電機(jī)驅(qū)動(dòng)使風(fēng)輪掃掠面實(shí)時(shí)跟蹤垂直于風(fēng)向；只有當(dāng)風(fēng)速與風(fēng)向的變化與持續(xù)時(shí)間滿足預(yù)先條件進(jìn)而重新啟動(dòng)偏航系統(tǒng)。（2）手動(dòng)控制：當(dāng)機(jī)組故障或自動(dòng)執(zhí)行的策略失效等情況下，下達(dá)之后屏蔽自動(dòng)偏航指令。（3）解纜控制：在自動(dòng)偏航過(guò)程中，若偏航系統(tǒng)多次動(dòng)作都是向同一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)艙的累計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于一定的角度值時(shí)，則需要解纜以防止電纜纏繞或絞死等情況。解纜通常包括自動(dòng)解纜和手動(dòng)解纜，當(dāng)機(jī)艙的累計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于一定的角度時(shí)沒(méi)有觸發(fā)自動(dòng)解纜指令，即自動(dòng)解纜失效時(shí)，當(dāng)機(jī)艙的累計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一設(shè)定角度值時(shí)，則應(yīng)出發(fā)安全鏈，使機(jī)組緊急停機(jī)等待人工解纜。（4）90°側(cè)風(fēng)：當(dāng)出現(xiàn)破
3、傳統(tǒng)的圖片以及現(xiàn)有的動(dòng)畫和視頻，這些多媒體素材都會(huì)對(duì)學(xué)生對(duì)偏航系統(tǒng)的理解有一定的輔助作用，但是還是無(wú)法讓學(xué)生能夠完全掌握偏航調(diào)整控制過(guò)程。基于以上的需求設(shè)計(jì)出一種能夠模擬實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及到多種風(fēng)速、風(fēng)向、機(jī)艙等多種參數(shù)在不同范圍的協(xié)調(diào)調(diào)整，偏航模擬系統(tǒng)與現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制策略相吻合，具有比較高的實(shí)踐意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、1.所要解決的技術(shù)問(wèn)題：
2、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，能夠模擬現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制過(guò)程，并能夠通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)開(kāi)源。
3、2.技術(shù)方案：
4、一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，其特征在于：包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)、觸摸屏控制系統(tǒng)以及上位機(jī)；所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬教具系統(tǒng)、觸摸屏以及上位機(jī)之間通過(guò)modbus總線實(shí)現(xiàn)通信相連；
5、所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)包括用于模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)及與之相連的機(jī)艙、用于提供風(fēng)速與改變風(fēng)向的風(fēng)扇裝置、用于檢測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向的傳感器、用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的控制模塊；
6、所述觸摸屏控制系統(tǒng)采用mcgs觸屏控制系統(tǒng)，包括偏航控制策略模塊、輸入轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)送模塊；所述輸入轉(zhuǎn)換模塊用于根據(jù)上位機(jī)的指令或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)采集的偏航數(shù)據(jù)，通過(guò)編程軟件轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的偏航控制指令；所述偏航控制策略模塊實(shí)時(shí)識(shí)別是否接收到偏航控制指令，并將接收到的偏航控制指令轉(zhuǎn)換為風(fēng)速、風(fēng)向以及機(jī)艙的位置對(duì)應(yīng)的代碼；發(fā)送模塊將偏航控制策略模塊識(shí)別出的代碼發(fā)送至風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)；?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)的控制模塊根據(jù)接收到發(fā)送模塊的指令后控制對(duì)應(yīng)的裝置動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制的模擬；
7、所述上位機(jī)用于監(jiān)測(cè)并顯示觸摸屏在多種偏航控制策略下偏航控制的動(dòng)作界面，并能控制模擬偏航教具選擇的偏航控制策略。
8、進(jìn)一步地，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)固定安裝于支架表面；風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙模型與葉片的模型均套接于步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸表面隨著旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，且葉片的模型安裝于旋轉(zhuǎn)軸的外端；所述檢測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向的傳感器將采集的來(lái)自風(fēng)扇裝置模擬風(fēng)的風(fēng)速及風(fēng)向信息傳送給觸摸屏控制系統(tǒng)。
9、進(jìn)一步地，所述偏航控制策略模塊將控制策略分為：90°側(cè)風(fēng)模式、自動(dòng)解纜控制模式、自動(dòng)偏航模式、手動(dòng)工作模式；所述偏航控制策略模塊依次識(shí)別是否處于90°側(cè)風(fēng)模式、自動(dòng)解纜控制模式、自動(dòng)偏航模式、手動(dòng)工作模式；
10、s1：90°側(cè)風(fēng)模式；
11、偏航控制策略模塊識(shí)別出上位機(jī)下發(fā)進(jìn)入90°側(cè)風(fēng)模式的指令或者當(dāng)風(fēng)速大于第一風(fēng)速時(shí)，機(jī)組應(yīng)立即停機(jī)并立即開(kāi)始執(zhí)行?90°側(cè)風(fēng)策略；在90°側(cè)風(fēng)時(shí)，機(jī)艙走最短路徑，且屏蔽自動(dòng)偏航指令；在側(cè)風(fēng)結(jié)束后顯示抱緊偏航閘，同時(shí)當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，繼續(xù)追蹤風(fēng)向的變化，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全；
12、s2:?自動(dòng)解纜模式；
13、偏航控制策略模塊識(shí)別出上位機(jī)下發(fā)進(jìn)入自動(dòng)解纜模式的指令或者接收到當(dāng)前機(jī)艙的絕對(duì)位置大于預(yù)設(shè)的第一角度的數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送執(zhí)行自動(dòng)解纜模式控制策略至發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的裝置執(zhí)行動(dòng)作；即啟動(dòng)偏航電機(jī)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)設(shè)的纏繞圈數(shù)實(shí)現(xiàn)解纜，將機(jī)艙返回電纜無(wú)纏繞位置；
14、s3:?人工偏航模式；
15、偏航控制策略模塊識(shí)別出上位機(jī)下發(fā)進(jìn)入人工偏航模式的指令或者接收自動(dòng)偏航模式指令失效或者接收到當(dāng)前機(jī)艙的絕對(duì)位置大于預(yù)設(shè)的第二角度的數(shù)據(jù)時(shí)，其中第二角度大于第一角度時(shí)，發(fā)送執(zhí)行人工偏航模式控制策略至發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的裝置；觸摸屏控制系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)換模塊接收觸摸屏輸入的偏航角度方向以及角度大小，并將偏航角度方向與大小轉(zhuǎn)換為偏航電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)角度大小，發(fā)送模塊將旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)角度大小指令發(fā)送至發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作；
16、s4:?自動(dòng)偏航模式；
17、偏航控制策略模塊識(shí)別出上位機(jī)下發(fā)進(jìn)入自動(dòng)偏航模式或者接收到傳感器檢測(cè)到的風(fēng)速大于第二風(fēng)速，且第二風(fēng)速持續(xù)的實(shí)際超過(guò)預(yù)設(shè)的時(shí)間的數(shù)據(jù)，其中第二風(fēng)速小于第一風(fēng)速的數(shù)據(jù)，發(fā)送執(zhí)行自動(dòng)偏航模式控制策略至發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的裝置執(zhí)行動(dòng)作；具體動(dòng)作為：根據(jù)偏航角度=風(fēng)向角度-機(jī)艙當(dāng)前位置，計(jì)算出偏航角度；如果偏航角度的絕對(duì)值大于15°的情況下，發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)風(fēng)操作；在完成對(duì)風(fēng)操作后，獲取機(jī)艙的當(dāng)前絕對(duì)位置；
18、在自動(dòng)偏航控制中，還包括模擬解纜傳感器的自動(dòng)偏航控制過(guò)程分析；即：連續(xù)預(yù)設(shè)的時(shí)間檢測(cè)風(fēng)向；根據(jù)編程軟件生成的自動(dòng)偏航風(fēng)向標(biāo)傳感器ass信號(hào)給出偏航控制指令；當(dāng)ass=00時(shí)，表明機(jī)艙己處于對(duì)風(fēng)位置；若ass=11,則表明進(jìn)行的是鈍角偏航，為了防止電纜纏繞，讀取上次鈍角偏航方向并取其反方向，記錄此次偏航方向并將其設(shè)置為本次偏航電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；若ass=01,設(shè)置偏航電機(jī)正轉(zhuǎn)；若ass=10,設(shè)置偏航電機(jī)反轉(zhuǎn)；偏航電機(jī)工作后啟動(dòng)偏航計(jì)時(shí)器本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，其特征在于：包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)、觸摸屏控制系統(tǒng)以及上位機(jī)；所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬教具系統(tǒng)、觸摸屏以及上位機(jī)之間通過(guò)modbus總線實(shí)現(xiàn)通信相連；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，其特征在于：在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)固定安裝于支架表面；風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙模型與葉片的模型均套接于步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸表面隨著旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，且葉片的模型安裝于旋轉(zhuǎn)軸的外端；所述檢測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向的傳感器將采集的來(lái)自風(fēng)扇裝置模擬風(fēng)的風(fēng)速及風(fēng)向信息傳送給觸摸屏控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，其特征在于：所述控制策略還包括停機(jī)模式；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，其特征在于：第一風(fēng)速大小為20-25m/s；第二風(fēng)速度大小為2-4m/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于觸摸屏的
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，其特征在于：包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)、觸摸屏控制系統(tǒng)以及上位機(jī)；所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬教具系統(tǒng)、觸摸屏以及上位機(jī)之間通過(guò)modbus總線實(shí)現(xiàn)通信相連；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于觸摸屏的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)教具，其特征在于：在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航模擬系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)固定安裝于支架表面；風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙模型與葉片的模型均套接于步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸表面隨著旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，且葉片的模型安裝于旋轉(zhuǎn)軸的外端；所述檢測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向的傳感器將采集的來(lái)自風(fēng)扇裝置模擬風(fēng)的風(fēng)速及風(fēng)向信息...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡騖淵，馬湘蓉，胡申華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：胡騖淵，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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