淺析傳感器在風力發電中的應用

汪鑫

【摘要】 風力能源作為一種清潔的可再生能源，已經受到了社會各界的廣泛關注。伴隨著風電市場的發展，風電機組的安全穩定運行也成為了社會各界關注的焦點。將傳感器運用在風力發電中可以糾正風電機組的偏航運行、控制發電機組的速度、檢測風速風向，為風力發電機組的安全穩定運行奠定基礎。現文章主要針對傳感器在風力發電中的應用進行研究。

【關鍵詞】 傳感器 風力發電 接近傳感器

在新能源與可再生資源普及應用的現代社會，風力發電同時也獲得了令人矚目的成就。當前風力發電機組的整體容量正在不斷提升，運用范圍也在不斷擴大，因此風力發電過程中對于風能利用的安全性與可靠性成為了重點研究的問題之一。傳感器作為一種重要的技術，被應用在風發電中能夠顯著提升風電機組的風能利用率，增強風電機組運行的安全性。

一、接近傳感器在風力發電中的應用

1.1接近傳感器原理

接近傳感器能夠在不和檢測對象形成直接接觸的基礎上對傳感器附近的金屬物品開展檢測。這一形式屬于非接觸型檢測，其優點在于可以防止傳感器與檢測對象的損害。同時，由于其屬于無觸點輸出，使用年限較長[1]。即使在檢測環境中存在水漬或其他油漬依然可以正常開展穩定檢驗工作，并且保持較快的檢驗速度。其所使用的微型檢測設備，不論是安裝維護過程，亦或是使用過程都非常便捷。接近傳感器是運用金屬導體與交變電磁場存在互感的原理，金屬材料會使得磁場出現減弱狀態并且產生渦流，進而減弱磁場能力，使得其振動頻率下降。振蕩器在傳感器的檢測面產生了交變電磁場，如金屬物品位于傳感器附近，金屬物品導致的渦流就會對振蕩器產生吸力，進而使之慢慢變弱直到停止。振蕩器所形成的一系列減弱直至停止的過程將會被轉換成為電信號，然后被放大后輸出。上述過程如圖1所示。

1.2接近傳感器應用

風電機組偏航運行主要為利用風向傳感器來判斷風向。在獲取相關風向信息后將該信息傳遞到控制中心，控制中心可以通過檢驗計算獲得當時風向的位置以及機艙所在位置的角度，進而對是否需要改變機艙方向做出決定，從而實現盡快對準風向的目的。假如檢測后需要改變方向，控制中心會發出信號傳遞至偏航驅動系統，從而對機艙的方向進行調整。在進行偏航優化的工作中，接近傳感器將會將信息傳遞給控制中心，控制中心來對所需要調整的角度進行計算。在完成角度調整后，對風工作完成，偏航電機停止作業。在運用接近傳感器的時候，需要根據風電機組的實際情況與偏航大齒輪轉速來選擇最為合理的接近感應器設備，同時注意不同設備之間的兼容情況，檢測對象的頻率需要較接近傳感器的頻率低，并且所檢測目標材料要處于接近傳感器的感應范圍中[4]。當風速過高時會使得風力發電機的轉速過快，使得其出現超負荷工作狀態。所以，使用接近傳感器可以對低速軸進行檢測，假如檢測到轉速超過標準值則會自動提示，并且制動。

二、風向風速傳感器在風力發電中的應用

風向風速傳感在風力發電機組中可以用于測量風速與風向，其是基于流量傳感器而組成的。利用流量傳感器將風速大小轉變成為電壓信號，其值與來流風速的大小成為固定的函數關系，然后再由A/D轉換芯片和運算放大器將模擬信號轉變成為數字信號。利用單片機為主控單元的發射機讀入并且進行處理[5]。接著，單片機將處理完畢的數據包利用無線模塊來發送給接收機，接收機以無線模塊來進行接收，最后接收機對接收到的數據進行分析、記錄、保存與顯示。

三、結束語

總的來說，將傳感器運用到風力發電中可以保證風力發電機組運行的安全性與穩定性。不論是接近傳感器，還是風速風力傳感器都能改風力發電過程中起到重要的作用。傳感器將風力發電機組中的各種異常狀態轉化成不同形式傳遞給風力發電機組管理人員，讓人們可以根據不同的狀態來采取不同的應對措施，給風力發電機組的正常穩定運行提供安全保障。

參 考 文 獻

[1]付勛波 ， 張雷 ， 胡書舉.模型參考自適應無速度傳感器技術在永磁直驅風力發電系統中應用[J].電力自動化設備， 2009， （09）：90-93.

[2]時獻江 ， 羅建 ， 宮秀芳.無傳感器診斷方法及在風力發電中的應用與展望[J].哈爾濱理工大學學報， 2014， （06）：82-87.

[3]余浩贊 ， 王輝 ， 黃守道.基于無速度傳感器直驅風力發電運行控制研究[J].微特電機， 2009， （01）：50-54.

[4]梅柏杉 ， 吳迪 ， 馮江波.無速度傳感器籠型感應電機風力發電控制[J].電機與控制應用， 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 2014C