浅析传感器在风力发电中的应用

【摘要】 风力能源作为一种清洁的可再生能源，已经受到了社会各界的广泛关注。伴随着风电市场的发展，风电机组的安全稳定运行也成为了社会各界关注的焦点。将传感器运用在风力发电中可以纠正风电机组的偏航运行、控制发电机组的速度、检测风速风向，为风力发电机组的安全稳定运行奠定基础。现文章主要针对传感器在风力发电中的应用进行研究。

【关键词】 传感器 风力发电 接近传感器

在新能源与可再生资源普及应用的现代社会，风力发电同时也获得了令人瞩目的成就。当前风力发电机组的整体容量正在不断提升，运用范围也在不断扩大，因此风力发电过程中对于风能利用的安全性与可靠性成为了重点研究的问题之一。传感器作为一种重要的技术，被应用在风发电中能够显著提升风电机组的风能利用率，增强风电机组运行的安全性。

一、接近传感器在风力发电中的应用

1.1接近传感器原理

接近传感器能够在不和检测对象形成直接接触的基础上对传感器附近的金属物品开展检测。这一形式属于非接触型检测，其优点在于可以防止传感器与检测对象的损害。同时，由于其属于无触点输出，使用年限较长[1]。即使在检测环境中存在水渍或其他油渍依然可以正常开展稳定检验工作，并且保持较快的检验速度。其所使用的微型检测设备，不论是安装维护过程，亦或是使用过程都非常便捷。接近传感器是运用金属导体与交变电磁场存在互感的原理，金属材料会使得磁场出现减弱状态并且产生涡流，进而减弱磁场能力，使得其振动频率下降。振荡器在传感器的检测面产生了交变电磁场，如金属物品位于传感器附近，金属物品导致的涡流就会对振荡器产生吸力，进而使之慢慢变弱直到停止。振荡器所形成的一系列减弱直至停止的过程将会被转换成为电信号，然后被放大后输出。上述过程如图1所示。

1.2接近传感器应用

风电机组偏航运行主要为利用风向传感器来判断风向。在获取相关风向信息后将该信息传递到控制中心，控制中心可以通过检验计算获得当时风向的位置以及机舱所在位置的角度，进而对是否需要改变机舱方向做出决定，从而实现尽快对准风向的目的。假如检测后需要改变方向，控制中心会发出信号传递至偏航驱动系统，从而对机舱的方向进行调整。在进行偏航优化的工作中，接近传感器将会将信息传递给控制中心，控制中心来对所需要调整的角度进行计算。在完成角度调整后，对风工作完成，偏航电机停止作业。在运用接近传感器的时候，需要根据风电机组的实际情况与偏航大齿轮转速来选择最为合理的接近感应器设备，同时注意不同设备之间的兼容情况，检测对象的频率需要较接近传感器的频率低，并且所检测目标材料要处于接近传感器的感应范围中[4]。当风速过高时会使得风力发电机的转速过快，使得其出现超负荷工作状态。所以，使用接近传感器可以对低速轴进行检测，假如检测到转速超过标准值则会自动提示，并且制动。

二、风向风速传感器在风力发电中的应用

风向风速传感在风力发电机组中可以用于测量风速与风向，其是基于流量传感器而组成的。利用流量传感器将风速大小转变成为电压信号，其值与来流风速的大小成为固定的函数关系，然后再由A/D转换芯片和运算放大器将模拟信号转变成为数字信号。利用单片机为主控单元的发射机读入并且进行处理[5]。接着，单片机将处理完毕的数据包利用无线模块来发送给接收机，接收机以无线模块来进行接收，最后接收机对接收到的数据进行分析、记录、保存与显示。

三、结束语

总的来说，将传感器运用到风力发电中可以保证风力发电机组运行的安全性与稳定性。不论是接近传感器，还是风速风力传感器都能改风力发电过程中起到重要的作用。传感器将风力发电机组中的各种异常状态转化成不同形式传递给风力发电机组管理人员，让人们可以根据不同的状态来采取不同的应对措施，给风力发电机组的正常稳定运行提供安全保障。

参 考 文 献

[1]付勋波 ， 张雷 ， 胡书举.模型参考自适应无速度传感器技术在永磁直驱风力发电系统中应用[J].电力自动化设备， 2009， （09）：90-93.

[2]时献江 ， 罗建 ， 宫秀芳.无传感器诊断方法及在风力发电中的应用与展望[J].哈尔滨理工大学学报， 2014， （06）：82-87.

[3]余浩赞 ， 王辉 ， 黄守道.基于无速度传感器直驱风力发电运行控制研究[J].微特电机， 2009， （01）：50-54.

[4]梅柏杉 ， 吴迪 ， 冯江波.无速度传感器笼型感应电机风力发电控制[J].电机与控制应用， 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].华中科技大学 2014C