一种偏航硬仿真微型实训平台的制作方法

本实用新型涉及风电领域，特别涉及一种偏航硬仿真微型实训平台。

背景技术：

随着世界能源紧缺、环境污染等问题的到来，当前很多人都开始将目光投入到新能源-风力发电。近年来高校学风电专业的学生逐年上升，出现了一系列的教学资源缺乏、工位紧张的问题，针对这一问题，许多教学仪器和科研机构逐步研发出来了种类较多的大型风力发电机组的缩比系统和双馈软仿真系统，这些系统一定时期内为解决高校的风电专业教学资源不足发挥了重要作用。但是由于缩比系统价格昂贵、体积巨大，需要较大的实训空间，从而限制了学校购买该类设备的能力，导致工位的扩充受到了严重制约，无法实现人人动手的目的；双馈软仿真系统虽然能解决工位扩充、价格昂贵的问题，但也因为属于纯软件仿真，只能看到风向跟踪、自动解缆的工作过程，无法进行相应的编程、控制等实训。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种成本低、适用范围广、功能齐全的偏航硬仿真微型实训平台。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种偏航硬仿真微型实训平台，包括控制器、偏航驱动电路、偏航电机、偏航轴承、模拟机舱平台、底座、模拟塔筒、风向传感器和扭缆传感器，所述底座固定在地面上，模拟塔筒下端与底座焊接，模拟塔筒上端固设有第一齿轮，模拟机舱平台位于第一齿轮上方，所述偏航轴承内圈焊接在模拟机舱平台上，偏航轴承外圈与第一齿轮内圈进行嵌套固紧，所述偏航电机安装在模拟机舱平台上，偏航电机输出轴上的第二齿轮与第一齿轮外圈啮合，所述扭缆传感器安装在机舱平台上，并通过第三齿轮与第一齿轮外圈啮合，所述风向传感器安装在模拟机舱平台的支撑架上，所述风向传感器、扭缆传感器的信号输出端与控制器电连接，控制器、偏航驱动电路、偏航电机依次串接。

上述偏航硬仿真微型实训平台中，所述偏航驱动电路包括第一热继电器、第二热继电器、第三热继电器、左限位开关、右限位开关、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，所述第一热继电器的一端接火线，第一热继电器的另一端依次经第二热继电器、第三热继电器、左限位开关、第一继电器的常开触点、第四继电器的常闭触点、第三继电器的线圈后与零线相连，所述右限位开关的一端接在第三热继电器与左限位开关之间，右限位开关的另一端依次经第二继电器的常开触点、第三继电器的常闭触点、第四继电器的线圈后与零线相连，第一继电器、第二继电器的线圈分别与控制器相连，第三继电器的常开触点串接在火线与偏航电机之间，第四继电器的常开触点并接在第三继电器的常开触点两端。

上述偏航硬仿真微型实训平台中，所述第三热继电器与左限位开关、右限位开关之间还设有急停开关。

上述偏航硬仿真微型实训平台中，所述扭缆传感器与偏航电机成180°对角安装。

上述偏航硬仿真微型实训平台中，所述偏航轴承是由深沟球轴承和齿轮焊接组合构成外齿轴承。

上述偏航硬仿真微型实训平台中，所述控制器采用S7-300PLC。

上述偏航硬仿真微型实训平台中，所述偏航电机采用5IK40RGN-C。

上述偏航硬仿真微型实训平台中，所述第二齿轮与第一齿轮、第三齿轮与第一齿轮的齿隙为3-5mm。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的风向传感器向PLC传输实时风向数据，PLC发现测量的角度值与预设角度值有偏差，便会将偏航信号通过输出I/O口传送给偏航电机，控制偏航电机动作；偏航的同时扭缆传感器也会随着机舱开始计数，PLC同时开始检测偏航扭缆情况，当机舱朝一个方向偏航圈数达到两圈后，偏航扭缆计数器触发PLC解缆， PLC控制偏航电机反转解缆。整个实训平台能够为教学和培训提供偏航系统风向跟踪和解缆原理认识、偏航系统安装、偏航系统调试、偏航系统控制等项目，且具有系统价格低廉，占用实训室空间小等特点，便于工位的扩展。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路连接框图。

图3为本实用新型控制器的电路图。

图4为本实用新型偏航电机的主电路控制图。

图5为本实用新型偏航驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1、图2所示，本实用新型包括控制器、偏航驱动电路、偏航电机1、偏航轴承2、模拟机舱平台3、底座4、模拟塔筒5、风向传感器6和扭缆传感器7，所述底座4固定在地面上，模拟塔筒5下端与底座4焊接，模拟塔筒5上端固设有第一齿轮8，模拟机舱平台3位于第一齿轮8上方，所述偏航轴承2是由深沟球轴承和齿轮焊接组合构成外齿轴承，偏航轴承2内圈焊接在模拟机舱平台3上，偏航轴承2外圈与第一齿轮8内圈进行嵌套固紧，所述偏航电机1采用5IK40RGN-C，其主要参数有：电压220V、功率40W、频率50HZ、转速90-1350rpm、电流0.3A，为了使偏航速度可控性高，还配置了减速驱动器和10齿的第二齿轮9，偏航电机1安装在模拟机舱平台3上，偏航电机1输出轴上的第二齿轮9与第一齿轮8外圈啮合，第二齿轮9与第一齿轮8的齿隙为3-5mm，所述扭缆传感器7内置1个偏航圈数计数电位器和2个偏航限位保护开关，扭缆传感器7安装在机舱平台上且与偏航电机1成180°对角安装，并通过第三齿轮10与第一齿轮8外圈啮合，第三齿轮10与第一齿轮8的齿隙为3-5mm，所述风向传感器6采用FY-FX电压0-5V输出型传感器，风向传感器6安装在模拟机舱平台3的支撑架11上，所述风向传感器6、扭缆传感器7的信号输出端与控制器电连接，控制器采用S7-300PLC，控制器、偏航驱动电路、偏航电机1依次串接。

所述偏航驱动电路包括第一热继电器KH1、第二热继电器KH2、第三热继电器KH3、急停开关SB1、左限位开关SB2、右限位开关SB3、第一继电器KM1、第二继电器KM2、第三继电器KM3和第四继电器KM4，所述第一热继电器KH1的一端接火线，第一热继电器KH1的另一端依次经第二热继电器KH2、第三热继电器KH3、急停开关SB1、左限位开关SB2、第一继电器KM1的常开触点、第四继电器KM4的常闭触点、第三继电器KM3的线圈后与零线相连，所述右限位开关SB3的一端接在急停开关SB1与左限位开关SB2之间，右限位开关SB3的另一端依次经第二继电器KM2的常开触点、第三继电器KM3的常闭触点、第四继电器KM4的线圈后与零线相连，第一继电器KM1、第二继电器KM2的线圈分别与控制器相连，第三继电器KM3的常开触点串接在火线与偏航电机之间，第四继电器KM4的常开触点并接在第三继电器KM3的常开触点两端。电流正常时，KH1、KH2、KH3均闭合，若PLC控制KM1闭合，则图4中KM1的常开触点闭合，左侧支路接通，KM3的线圈得电，KM3的常闭触点断开，右侧支路断开，KM3的常开触点闭合，图5中偏航电机得电，进行左偏航；若PLC控制KM2闭合，则图4中KM2的常开触点闭合，右侧支路接通， KM4的线圈得电，KM4的常闭触点断开，左侧支路断开，KM4的常开触点闭合，图5中偏航电机得电，进行右偏航。

本实用新型的工作原理如下：风向传感器6向PLC传输实时风向数据，PLC对风向数据进行处理，当发现测量的角度值与预设角度值有偏差，便会将偏航信号通过输出I/O口传送给偏航电机1，控制偏航电机1动作；偏航的同时扭缆传感器7也会随着机舱开始计数，PLC同时开始检测偏航扭缆情况，当机舱朝一个方向偏航圈数达到两圈后，偏航扭缆计数器触发PLC解缆， PLC控制偏航电机1反转解缆。

本实用新型可以开设的实训项目包括：偏航系统结构认识；偏航系统原理认识；偏航电机安装与齿隙调节；扭缆安装与齿隙调节；风向传感器的安装与检测；PLC读取风向标数据；扭缆的整定；PLC读取扭缆数据（计数器和限位开关）；风向跟踪与解缆综合控制实训。