淺析傳感器在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用

汪鑫

【摘要】 風(fēng)力能源作為一種清潔的可再生能源，已經(jīng)受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。伴隨著風(fēng)電市場(chǎng)的發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行也成為了社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。將傳感器運(yùn)用在風(fēng)力發(fā)電中可以糾正風(fēng)電機(jī)組的偏航運(yùn)行、控制發(fā)電機(jī)組的速度、檢測(cè)風(fēng)速風(fēng)向，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。現(xiàn)文章主要針對(duì)傳感器在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】 傳感器 風(fēng)力發(fā)電 接近傳感器

在新能源與可再生資源普及應(yīng)用的現(xiàn)代社會(huì)，風(fēng)力發(fā)電同時(shí)也獲得了令人矚目的成就。當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整體容量正在不斷提升，運(yùn)用范圍也在不斷擴(kuò)大，因此風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中對(duì)于風(fēng)能利用的安全性與可靠性成為了重點(diǎn)研究的問(wèn)題之一。傳感器作為一種重要的技術(shù)，被應(yīng)用在風(fēng)發(fā)電中能夠顯著提升風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)能利用率，增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的安全性。

一、接近傳感器在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用

1.1接近傳感器原理

接近傳感器能夠在不和檢測(cè)對(duì)象形成直接接觸的基礎(chǔ)上對(duì)傳感器附近的金屬物品開展檢測(cè)。這一形式屬于非接觸型檢測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)在于可以防止傳感器與檢測(cè)對(duì)象的損害。同時(shí)，由于其屬于無(wú)觸點(diǎn)輸出，使用年限較長(zhǎng)[1]。即使在檢測(cè)環(huán)境中存在水漬或其他油漬依然可以正常開展穩(wěn)定檢驗(yàn)工作，并且保持較快的檢驗(yàn)速度。其所使用的微型檢測(cè)設(shè)備，不論是安裝維護(hù)過(guò)程，亦或是使用過(guò)程都非常便捷。接近傳感器是運(yùn)用金屬導(dǎo)體與交變電磁場(chǎng)存在互感的原理，金屬材料會(huì)使得磁場(chǎng)出現(xiàn)減弱狀態(tài)并且產(chǎn)生渦流，進(jìn)而減弱磁場(chǎng)能力，使得其振動(dòng)頻率下降。振蕩器在傳感器的檢測(cè)面產(chǎn)生了交變電磁場(chǎng)，如金屬物品位于傳感器附近，金屬物品導(dǎo)致的渦流就會(huì)對(duì)振蕩器產(chǎn)生吸力，進(jìn)而使之慢慢變?nèi)踔钡酵Ｖ?。振蕩器所形成的一系列減弱直至停止的過(guò)程將會(huì)被轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，然后被放大后輸出。上述過(guò)程如圖1所示。

1.2接近傳感器應(yīng)用

風(fēng)電機(jī)組偏航運(yùn)行主要為利用風(fēng)向傳感器來(lái)判斷風(fēng)向。在獲取相關(guān)風(fēng)向信息后將該信息傳遞到控制中心，控制中心可以通過(guò)檢驗(yàn)計(jì)算獲得當(dāng)時(shí)風(fēng)向的位置以及機(jī)艙所在位置的角度，進(jìn)而對(duì)是否需要改變機(jī)艙方向做出決定，從而實(shí)現(xiàn)盡快對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向的目的。假如檢測(cè)后需要改變方向，控制中心會(huì)發(fā)出信號(hào)傳遞至偏航驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而對(duì)機(jī)艙的方向進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行偏航優(yōu)化的工作中，接近傳感器將會(huì)將信息傳遞給控制中心，控制中心來(lái)對(duì)所需要調(diào)整的角度進(jìn)行計(jì)算。在完成角度調(diào)整后，對(duì)風(fēng)工作完成，偏航電機(jī)停止作業(yè)。在運(yùn)用接近傳感器的時(shí)候，需要根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際情況與偏航大齒輪轉(zhuǎn)速來(lái)選擇最為合理的接近感應(yīng)器設(shè)備，同時(shí)注意不同設(shè)備之間的兼容情況，檢測(cè)對(duì)象的頻率需要較接近傳感器的頻率低，并且所檢測(cè)目標(biāo)材料要處于接近傳感器的感應(yīng)范圍中[4]。當(dāng)風(fēng)速過(guò)高時(shí)會(huì)使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)快，使得其出現(xiàn)超負(fù)荷工作狀態(tài)。所以，使用接近傳感器可以對(duì)低速軸進(jìn)行檢測(cè)，假如檢測(cè)到轉(zhuǎn)速超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值則會(huì)自動(dòng)提示，并且制動(dòng)。

二、風(fēng)向風(fēng)速傳感器在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用

風(fēng)向風(fēng)速傳感在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中可以用于測(cè)量風(fēng)速與風(fēng)向，其是基于流量傳感器而組成的。利用流量傳感器將風(fēng)速大小轉(zhuǎn)變成為電壓信號(hào)，其值與來(lái)流風(fēng)速的大小成為固定的函數(shù)關(guān)系，然后再由A/D轉(zhuǎn)換芯片和運(yùn)算放大器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號(hào)。利用單片機(jī)為主控單元的發(fā)射機(jī)讀入并且進(jìn)行處理[5]。接著，單片機(jī)將處理完畢的數(shù)據(jù)包利用無(wú)線模塊來(lái)發(fā)送給接收機(jī)，接收機(jī)以無(wú)線模塊來(lái)進(jìn)行接收，最后接收機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、記錄、保存與顯示。

三、結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，將傳感器運(yùn)用到風(fēng)力發(fā)電中可以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。不論是接近傳感器，還是風(fēng)速風(fēng)力傳感器都能改風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中起到重要的作用。傳感器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的各種異常狀態(tài)轉(zhuǎn)化成不同形式傳遞給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組管理人員，讓人們可以根據(jù)不同的狀態(tài)來(lái)采取不同的應(yīng)對(duì)措施，給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)行提供安全保障。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]付勛波 ， 張雷 ， 胡書舉.模型參考自適應(yīng)無(wú)速度傳感器技術(shù)在永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備， 2009， （09）：90-93.

[2]時(shí)獻(xiàn)江 ， 羅建 ， 宮秀芳.無(wú)傳感器診斷方法及在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用與展望[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， （06）：82-87.

[3]余浩贊 ， 王輝 ， 黃守道.基于無(wú)速度傳感器直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行控制研究[J].微特電機(jī)， 2009， （01）：50-54.

[4]梅柏杉 ， 吳迪 ， 馮江波.無(wú)速度傳感器籠型感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電控制[J].電機(jī)與控制應(yīng)用， 2014， （03）：47-51.

[5]童力.Research of Design and Optimization for the Current Control System of PMSG Based Direct-Driven Wind Energy Conversion System[D].華中科技大學(xué) 2014C