6SL3224-0BE31-5AA0。由于在偏航系统中采用Bonfiglioli公司4个100LB电磁抱闸一体化的三相异步电动机，额定电流为5.2A。在选择变频器时，依据电流相加计算，总电流 i=5.234=20.8A，考虑1.2倍的裕量 i=20.831.2=25A,同时考虑了输出功率的问题，最终选择型号为6SL3224-0BE31-5AA0的功率模块。同时，根据设计要求以及制动电阻的选型手册，选用了选型为6SE6400-4BD16-5CA0的制动电阻。
5.1.3 偏航驱动机构
设计针对的偏航轴承采用的是回转轴承是一种特殊结构的大型轴承，必须定时给轴承润滑。针对轴承的润滑，设计了自动润滑系统，其由润滑泵、油脂分配器、润滑小齿轮、润滑管等组成如图，主要用于偏航轴承滚道及齿面的润滑，润滑系统原理图如图5.3所示。选型：电机选用了单相交流电动机，为力士德YL8014型号的电机，额定功率：0.75kw； 额定电压： 220V ；额定电流：4A 额定转速： 1400rpm。
交流220V润滑油毡齿轮偏航轴承QF4FU4油脂分配器油脂分配器K2电磁阀K3电磁阀K4～油箱溢流阀液压泵偏航润滑电机
图5.3 自动润滑系统原理图
偏航驱动装置包括偏航电机和偏航减速齿轮机构。偏航电机：为电磁制动三相异步电动机，在三相异步电动机的基础上附加一个直流电磁铁制动器组成，电磁铁的直流励磁电源由安放在电机接线盒内的整流装置供给，制动器具有手动释放装置。偏航时，电磁刹车通电，刹车释放。偏航停止时，电磁刹车断电，刹车释放将电机锁死。附加的电磁刹车手动释放装置，在需要时可将手柄抬起刹车释放。设计中选用了Bonfiglioli公司100LB电磁抱闸一体化的三相异步电动机。
为了得到对称的驱动扭矩，在设计中用四台电机驱动偏航系统。通过行星齿轮减速机得到合适的输出转速和扭矩，由于偏航速度很慢，减速器传动比很大，通常在1：1000左右，因此采用多级减速器，在设计中选用Bonfiglioli 700T系列的711T行星齿轮减速机。
为了保证风力机停止偏航时不会因叶片受风载荷而被动偏离风向的情况，风力机上多装有偏航制动器,在设计中采用了电磁抱闸制动和液压制动两套制动系统，以防止停止偏航时机舱被动偏离风向。液压制动系统的原理图如图5.4所示。制动器在液压驱动管路上一般装有一个预压阀，以使在松闸状态时，制动液压缸仍保持有很小的压力，使偏航过程中仍有一定的阻力，以保证偏航的稳定性。
L1L2L3N刹车片QF3FU3溢流阀电磁阀K1蓄压罐先导溢流阀K5压力继电器K5UVWM3～液压泵PE
图5.4 液压制动系统的原理
设计中机组选用用10台制动器，每台制动器由上下两个闸体组成。刹车闸为液压卡钳形式，在偏航刹车时，电磁K1关闭，先导溢流阀溢流值设定为150bar的压力，此时刹车盘约具有150bar的压力，使刹车片紧压在刹车盘上，提供制动力。当需要偏航时，电磁阀K1得电打开，先导溢流阀维持在23 bar左右的一个设定值，产生一定的阻尼力矩，使偏航运动更加平稳，减小机组振动。液压泵电机为三相异步电机，品牌：恒硕 ；型号：Y80M2 ；电流：2.5 A ； 极数：2 ；额定转速：2830 r/min ； 额定功率：1.1KW 。
电磁抱闸制动有两部分组成：闸片部分和电磁部分，原理图如5.5所示，安装在电动机的主轴上，当需要偏航时，电磁部分通电闸片松开，停止偏航时电磁线圈断开，闸片抱住电动机主轴进行制动。在设计中也选用Bonfiglioli的抱闸系统，该抱闸系统通过整流模块线圈最终得到24V的直流电来开启闸片。同时在闸片上联动了一个常开开关，将电磁抱闸分合状态反馈给控制系统，来确保电机在电磁抱闸打开情况下启动运转，使设备的安全性和可靠性得到大大提高。
交流220V整流块电磁抱闸制动开启反馈
图5.5 电磁抱闸制动原理图
5.2 风力机偏航软件设计
风力机偏航控制系统工作原理是通过测风传感器检测风向、风速，并将检测到的风向信号送到控制器。当需要调整方向时，控制器发出信号给偏航驱动机构，以调整机舱的方向，达到对准风向的目的，偏航控制系统框图如图5.6所示。
5.6典型的偏航控制系统框图
为了实现这样的伺服控制，通过对整个偏航系统的控制过程进行分析。偏航系统的控制过程可以分为：自动润滑、自动解缆、人工偏航、自动偏航。
5.2.1测量值滤波
由于大自然中风的随机性，风传感器的测量值随机干扰很大，为了消除干扰，保证系统的可靠性，综合考虑各种滤波的优缺点，设计中选用了一阶滞后滤波法，器程序设计如下（结构文本语言编写）函数体：
out := (old_value * (1.0 - ( 1.0 / time_factor))) + ( in / time_factor) ; old_value := out ;
根据风向和风速的特性和经验值，在调用该函数块滤波时，风向测量值的滤波平滑系数取300，风速测量值的滤波平滑系数取60。
5.2.2主程序
主程序流程图如图5.2所示,主程序采用了连续功能图（CFC）编写。
开始延时自动润滑Y执行自动润滑程序N自动解缆Y执行自动解缆程序N人工偏航Y执行人工偏航程序N自动偏航Y执行自动偏航程序N结束
图5.2 主程序流程图
5.2.3自动润滑
风电发电机组因其工作环境和设备运行方式的特殊性，对机组的润滑提出了较高的要求。自动润滑系统通过油脂润滑泵定时定量的将偏航润滑油脂以及偏航小齿润滑脂连续的输入轴承及偏航齿轮外齿面，最终到达连续润滑效果，避免了手动润滑的间隔性以及润滑不均问题（过润滑，欠润滑）的产生。只有这样才能使风力发电机组在恶劣多变的复杂工况下长期保持最佳运行状态。
① 润滑计时及计算润滑偏航的停止位置程序
在程序设计时，润滑时间可以自由设定，从上次执行润滑时开始计时，计时时间到，启动润滑系统，润滑时间从新计时。在执行润滑时，若机舱位置>0；润滑偏航停止位置=机舱位置-355；反之，润滑偏航停止位置=机舱位置+355。
② 判断是否需要润滑
当风力发电机组自动运行时，设定自动润滑时间，在机组运行过程中，从上次润滑开始计时，若机组运行时间大于润滑设定时间，此时机组需要润滑.若机组运行时间>运行时间+120h, 此时机组必须润滑。
③ 判断是否满足润滑的条件
当机组需要润滑时，且风速在8m/s以下，将自行自动润滑程序；当机组必须润滑时，且风速在16m/s以下，将自行自动润滑程序。
④ 开始自动润滑
当机组满足润滑条件时，运行时间置零从新计时、屏蔽自动解缆和自动偏航，根据机舱的具体位置，判断润滑是的偏航方向以及计算润滑结束时停车的位置，启动偏航电机，当得到偏航电机运行的反馈信号后，启动润滑电机，同时打开润滑电磁阀。
5.2.4自动偏航
该过程是以风向传感器输出为基准，当风向改变超过允许误差范围时，控制器发出自动偏航指令。控制过程如下： 连续一段时间检测风向情况，为了达到很好的控制效果，在不同的角度差值下设置不同的延时时间，如控制流程图所示，根据风向传感器信号θ给出偏航控制指令。当θ=1800，表明机舱已处于准确对风位置，若1710≤θ≤1890，属于误差范围之内，偏航系统将不对称做出任何调节。差值大于250时延时20s执行自动偏航动作；差值小于250大于150时延时50s执行自动偏航动作；差值小于150时延时90s执行自动偏航动作，这样实现了大角度快速执行，小角度精确检测执行。在此基础上，若θ>1800表明机舱相对风向标有一个向右偏离的夹角，偏航电机启动，机舱右偏自动对风。若θ<1800表明机舱相对风向标有一个向左偏离的夹角，偏航电机启动，机舱左偏自动对风。
5.2.5自动解缆
由于风向的不确定性，风力发电机就需要经常偏航对风，而且偏航的方向也是不确定的，由此引起的后果是电缆会随风力发电机的转动而扭转。如果风力发电机多次向同一方向转动，就会造成电缆缠绕，绞死，甚至绞断，因此必须设法解缆。在设计中，根据电缆的特性和机组的运行环境，当其某个方向达到5800时，若此时风速小于3m/s，即风机组不运行时，系统将自动解缆，此时启动偏航电机向相反方向转动缠绕圈数解缆，将机舱返回电缆无缠绕位置。当其某个方向达到8000时，无论机组是否运行，机组都将执行自动解缆。若因故障，自动解缆未起作用，风力发电机组方向达到9000极值时，纽缆开关将动作，此开关动作将会触发安全链动作，向中心控制器发出紧急停机信号和不可自复故障信号，等待进行人工解缆操作。
6制动程序