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图1-1 1995－2008年中国风电装机容量及其增长情况
(2）完整的风电产业链基本形成，但发展不平衡
风力发电产业链总体上分为风电设备制造和风电运营两个环节，其中风电设备制造又可细分为风机零部件制造和风机整机制造，风电运营从风电场投资开始，按照运营模式的不同分为并网和离网两种，并网风力发电以运营商为主体构建整个体系，离网风力发电以销售商为主体构建整个体系，风力发电产业链如下图所示。总体上风机零部件及整机制造处于初创期向成长期的过渡阶段，风电运营处于成长期。
图1-2 风力发电产业链结构图
在风电设备产业中，风电整机制造业环节逐步形成了日益多元化的企业主体。我国形成了大型国有工业企业、股份制企业和民营企业、外资企业（含中外合资企业）三分天下的的风电设备制造业多元化主体。在国内新增市场中，内资企业生产的风电机组产品所占的市场份额也不断上升，从2005年的29%，到2006年的41%，2007 年首次超过了50%。
风机零部件制造环节，发电机、叶片、齿轮箱的产业化发展进程较好，这也是国产化率最高的几种主要部件。但是，随着国内整机企业数量的增加，研发进度的加快，上述部件的产能将会成为整机企业发展的瓶颈。鉴于零部件供应不能满足整机制造的需
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要，在目前的生产能力基础上，各零部件制造企业都在积极扩大产能。
(3）围绕风电设备制造和风电场建设，形成多个风电产业集群
风电设备制造方面，除了原来的金风科技、浙江运达加大投入、迅速扩张之外，上海电气、东方汽轮机、华锐风电（原大连重工集团）、中国船舶以及通用电气、维斯塔斯、歌美飒、苏司兰、西门子等一批国内外大型制造业和投资商纷纷进入中国风电制造业市场，还有一批中小型制造企业正在成长，依托良好的研发基础，表现出较强的发展实力，如南车、湘电集团等。以这些设备制造商为中心，形成了新疆、河北、浙江、上海、湖南等产业集群。
风电场方面，风能分布比较丰富的省、市、自治区主要有内蒙古、新疆、河北、吉林、辽宁、黑龙江、山东、江苏、福建和广东等。2008年起，国家将陆续在内蒙古、甘肃、新疆、河北和江苏等风能资源丰富地区，开展了６个千万千瓦级风电基地的规划和建设工作，其中甘肃酒泉作为我国第一个千万千瓦级风电基地已经开工建设[6]。
1．2．2 我国风电产业发展展望 (1）近期看，产业仍会保持快速增长
中国风电2008年已经突破1000万千瓦，国家制定的2020年风电装机3000 万千瓦的目标，有可能在2011年实现。业内人士普遍认为，2020年中国风电装机的最保守估计是8000万千瓦，一般估计是1亿千瓦，乐观的估计为1.2亿千瓦。中国风电装备制造业的情况可能更加乐观。根据可再生能源专业委员会的判断，2012年中国风电装备制造能力将达到1000万～1500万千瓦，除了满足中国风电市场的需求之外，还有可能成为世界主要的风电装备制造基地，开始向美国、欧洲等地区出口，成为新的国内产业出口力量[7]。
(2）中长期看，新能源产业振兴规划、智能电网计划等因素将保证产业持续发展 2008年开始的全球金融危机将促使国家加大风电产业的发展，继汽车、信息产业等十大产业振兴规划先后出台后，新能源产业振兴规划即将破茧而出。据悉，规划将对新能源发展指标作重大调整，在新能源产业的各子行业中，风电产业成为未来的发展重点。对风电产业而言，新能源产业振兴规划推出的最大受益者，将是风电产业链的上下游两端，包括风电设备制造商和风电场运营商。在政策扶持下，未来风电的市场空间将不断扩大，为风电设备制造商提供了更广阔的盈利和发展空间。而随着更多的风电厂商参与到市场中，风电整机市场将出现群雄逐鹿的局面，少数优势企业将脱颖成为业内龙头。
另一方面，国家电网公司5月份向社会公布了“智能电网”发展计划，根据该计划，智能电网发展在我国将分为三个阶段逐步推进，到2020年，可全面建成统一的“ 坚强智能电网”。由于智能电网便于风电等新能源并网发电，风力发电受制于电网调度的瓶颈有望打破，所以该计划堪称风能等新能源发展的一大“利好”。一旦智能电网建成，国家将通过政策鼓励家庭和企业安装小型高效的可再生能源发电设备，并支持消费者购买或出售绿色电力。也就是说，智能电网可供风能等及时接入电网，介入过程还可以自
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行控制。
1.3 变速恒频双馈风力发电的含义
并网型恒速恒频风力发电系统是上世纪80年代和90年代初的经典风力发电系统，具有结构与控制简单、性能可靠的优点。在这种风力发电系统中，风力机采用定桨距失速控制或主动失速控制，大容量的机组主要是采用主动失速控制。发电机主要采用三相异步发电机，也可采用同步发电机。其主要缺点是对风能的利用率不高，而且当风速突变时，会在主轴、发电机和齿轮箱等部件上产生很大的机械应力。
变速恒频双馈风力发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行，通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，从而实现转速的调节，可在很宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，进而实现追求风能最大转换效率；同时又可以采用一定的控制策略灵活调节系统的有功、无功功率，抑制谐波，减少损耗，提高系统效率，变速恒频双馈风力发电技术将是今后风力发电的必然趋势。
[8]
1.4 制动控制系统的意义
变速恒频双馈风力发电机组制动控制系统是风力发电机组电控系统的重要组成部分，制动控制系统是风力发电机组安全运行的重要环节，在风力发电机组发生故障或由于其他原因需要停机时，控制器根据机组发生的故障种类进行判断，并发出控制指令进行不同的制动控制进行停机，达到保护机组安全运行的目的。
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2 制动控制系统的结构
2.1 变速恒频双馈风力发电系统结构
系统由风力机、齿轮箱、双馈异步发电机、双PWM变换器组成。交流励磁双馈发电机定子绕组直接接入工频电网，转子绕组由一台频率、电压可调的低频交流励磁变频器供给三相低频励磁电流，不论风速如何改变，当电机的转速变化时，利用变频器相应地调节输入转子的励磁电流频率以改变转子磁势的旋转速度，使转子磁势相对于定子的转速始终是同步速，定子感应电势频率即可保持恒定。风力机吸收的风能，通过发电机的定子和转子侧输送到电网，当发电机处于超同步速（s<0）和亚同步速（s>0）的时候，转子侧能量流向的方向相反[9]。
电网Pm风力机齿轮箱双馈异步发电机ASGPs定子AC转子s<0s>0PrDC直流母线电容DCAC双PWM变换器s<0s>0Pr
图2-1 变速恒频双馈风力发电系统结构图
一般来说，大型双馈变速恒频风力发电机组由底座、塔筒、机舱、轮毂以及叶片组成，机舱内主要包括齿轮箱、发电机、偏航驱动单元、液压系统，冷却系统、并网控制单元、变桨控制系统、电控系统，风力发电变换器系统、蓄电池等，是风力发电机组最重要的部分；轮毂内则主要为变桨驱动单元。
图2-2 双馈型风力发电机组机舱内部结构示意图
在运行时，气流对叶片产生力矩使得轮毂旋转，通过变速齿轮箱增速之后带动发电
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机旋转发电。同时，风机主控制系统实时监控风速变化以及发电机状态，控制发电机励磁并网发电[10]。
2.2 制动控制系统结构与原理
在风力发电机组发生故障或由于其他原因需要停机时，我们根据故障的原因进行判断，PLC发出不同的控制指令进行不同方式的停机，达到保护机组安全运行的目的。
整个结构可分为：故障原因分析、变浆系统变浆、PLC控制停机、传感器检测转速、变换器进行发电机变频器的脱网。
故障原因分析 变浆系统变浆 PLC控制停机 发电机和变频器脱网 传感器检测转速 图2-3 制动控制系统结构
制动控制功能包括暂停，一般停机和紧急停机三种方式。我们将对每种停机方式进行设计。
我们先对故障原因进行分析，选用何种制动方式，然后进行变浆系统的变浆，PLC发出指令进行停机，当电机转速小于规定值时进行发电机和变频器的脱网。