風力機電液控制齒輪箱傳動原理與關鍵技術研究項目摘要

進行與風力機機械液壓混合傳動相關的基礎研究。針對風力機齒輪箱壽命與整機設計壽命落差的短板問題，提出通過改善旋轉機構運行工況提高傳動系統(tǒng)可靠性，實現(xiàn)風電機組全生命周期深綠化的學術思想。提出風力機電液控制齒輪箱新概念并研究其原型樣機，實現(xiàn)機械齒輪箱傳遞能量為主、電液系統(tǒng)控制轉速為主的新原理傳動模式，保證傳動系統(tǒng)高效性，抑制扭矩波動，使傳動部件使用壽命趨近整機設計壽命。給出了電液控制齒輪箱傳動結構例：風輪主軸經兩級加速后由差動輪系與泵/馬達系統(tǒng)并列，齒輪傳動和液壓傳動功率合流后共同帶動發(fā)電機發(fā)電，減小純機械傳動的力矩波動，彌補純液壓傳動效率低的缺點。此傳動結構具有保持輸出軸轉速基本穩(wěn)定、輸入軸可變速的特點，滿足現(xiàn)代風力機各種運行工況的需求，可實現(xiàn)高于額定風速時的變槳距與輸入功率控制，低于額定風速時的 變速恒頻控制，提高能量捕獲效率和電能品質。通過項目研究可望形成風力機傳動的新模式。

進行與風力機機械液壓混合傳動相關的基礎研究。針對風力機齒輪箱壽命與整機設計壽命落差的“短板問題”，提出通過改善旋轉機構運行工況提高傳動系統(tǒng)可靠性，實現(xiàn)風電機組全生命周期“深綠化”的學術思想。提出風力機電液控制齒輪箱新概念并研究其原型樣機，實現(xiàn)機械齒輪箱傳遞能量為主、電液系統(tǒng)控制轉速為主的新原理傳動模式，保證傳動系統(tǒng)高效性，抑制扭矩波動，使傳動部件使用壽命趨近整機設計壽命。給出了電液控制齒輪箱傳動結構例：風輪主軸經兩級加速后由差動輪系與泵/馬達系統(tǒng)并列，齒輪傳動和液壓傳動功率合流后共同帶動發(fā)電機發(fā)電，減小純機械傳動的力矩波動，彌補純液壓傳動效率低的缺點。此傳動結構具有保持輸出軸轉速基本穩(wěn)定、輸入軸可變速的特點，滿足現(xiàn)代風力機各種運行工況的需求，可實現(xiàn)高于額定風速時的變槳距與輸入功率控制，低于額定風速時的 “變速恒頻”控制，提高能量捕獲效率和電能品質。通過項目研究可望形成風力機傳動的新模式。 2100433B

第1章 緒論 1

1.1 機電傳動控制的目的和任務 1

1.2 機電傳動控制的發(fā)展 1

1.2.1 機電傳動的發(fā)展 1

1.2.2 控制方式的發(fā)展 2

1.3 機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類 4

1.3.1 機電傳動控制系統(tǒng)的組成 4

1.3.2 機電傳動控制系統(tǒng)的分類 4

習題與思考題 5

第2章 機電傳動的基礎知識 6

2.1 電動機結構和工作原理 6

2.1.1 直流電動機的結構和工作原理 6

2.1.2 交流電動機結構和工作原理 9

2.2 機械特性 10

2.2.1 生產機械的機械特性 11

2.2.2 電動機的機械特性 11

2.3 電動機的運轉狀態(tài) 14

習題與思考題 14

第3章 常用低壓電器元件 15

3.1 控制電器 15

3.1.1 接觸器 15

3.1.2 繼電器 20

3.2 保護電器 22

3.2.1 熱繼電器 23

3.2.2 熔斷器 24

3.3 信號電器 28

3.3.1 速度繼電器 28

3.3.2 壓力繼電器 29

3.3.3 溫度繼電器 30

3.4 開關電器 31

3.4.1 隔離器（開關） 31

3.4.2 刀開關 32

3.4.3 斷路器 34

3.5 主令電器 36

3.5.1 按鈕 36

3.5.2 行程開關 37

3.5.3 接近開關 40

3.5.4 萬能轉換開關 41

習題與思考題 43

第4章 繼電接觸器控制 44

4.1 電氣原理圖 44

4.1.1 電氣原理圖的繪制原則 44

4.1.2 電氣原理圖中的圖形符號和文字符號 44

4.2 電動機的繼電接觸器控制 51

4.2.1 繼電接觸器控制系統(tǒng)設計的基本原則 51

4.2.2 單電動機的繼電接觸器控制 55

4.2.3 多電動機的繼電接觸器控制 66

習題與思考題 67

第5章 PLC控制 69

5.1 PLC基礎 69

5.1.1 PLC的產生和發(fā)展 69

5.1.2 PLC的分類 70

5.1.3 PLC的基本組成 72

5.1.4 PLC的工作過程 74

5.1.5 PLC的編程語言 75

5.2 西門子S7-200系列PLC硬件系統(tǒng) 77

5.2.1 CPU模塊 77

5.2.2 擴展模塊 81

5.3 西門子S7-200系列PLC軟件系統(tǒng) 84

5.3.1 存儲器單元 84

5.3.2 I/O地址分配 88

5.3.3 尋址方式 88

5.3.4 編程軟件 91

5.3.5 常用指令 92

5.4 PLC控制設計 112

5.4.1 PLC控制的硬件設計 112

5.4.2 PLC控制的軟件設計 115

習題與思考題 117

第6章 控制電動機及其驅動 120

6.1 直流伺服電動機及其驅動 120

6.1.1 直流伺服電動機的分類與特點 120

6.1.2 直流伺服電動機的控制特性及驅動方式 122

6.2 交流伺服電動機及其驅動 123

6.2.1 交流伺服電動機的分類、結構與工作原理 123

6.2.2 交流伺服電動機的驅動 125

6.3 步進電動機及其驅動 126

6.3.1 步進電動機的分類和工作原理 126

6.3.2 步進電動機的特點 128

6.3.3 步進電動機的運行特性和性能指標 129

6.3.4 步進電動機的驅動 131

習題與思考題 137

第7章 變頻器 139

7.1 變頻器的分類 139

7.1.1 直接變頻器和間接變頻器 139

7.1.2 電壓型變頻器和電流型變頻器 140

7.1.3 SPWM變頻器 141

7.2 通用變頻器的使用與選擇 143

7.2.1 通用變頻器及其使用注意事項 143

7.2.2 通用變頻器的選擇 144

7.3 西門子MM440通用變頻器 146

習題與思考題 152

參考文獻 153 2100433B