摘  要：跟踪风向的风力发电系统利用风向传感器检测风向，通过风速传感器检测塔体周围360度风速的大小，将采集到的信息实时的反馈给控制器从而形成闭环控制系统。以STM32为核心的单片机通过所收集的反馈信息与预期输入比较后控制塔柱内异步电机带动减速装置使得机舱旋转动一个角位移是风轮机舱达到风速最大风向点。同时驱动锁死机构动作，保证机舱相对固定，达到最大面积的迎风发电。本文不仅介绍风力发电系统的基本组成部分，而且着重针对塔柱部分设计了一套准确跟踪风向达到最大化迎风发电的机械系统，还设计出了风力发电系统所需的硬件电路主控板以及前放电路板。

关键词：风力发电；传感器；跟踪风向；STM32单片机；减速装置

ABSTRACT：The wind direction wind power generation system uses the wind direction sensor to detect the wind direction, through the wind speed sensor to detect the size of the 360 degree wind speed around the tower, the collected information real-time feedback to the controller to form a closed-loop control system. STM32 as the core of the microcontroller through the collection of feedback information and the expected input comparison after the control tower induction motor driven by the slowdown device makes the cabin rotation of a angular displacement of the wind turbine cabin to reach the maximum wind speed point. At the same time drive the locking mechanism action to ensure that the cabin is relatively fixed, to reach the maximum area of wind power. This paper not only introduces the basic components of the wind power generation system, but also designs a mechanical system designed to accurately track the wind direction to maximize the wind power generation, and also design the hardware circuit board and the front Place the circuit board.

Key words:   Wind power generation；sensor；tracking wind direction；STM32 microcontroller；Reducer

目  录

第一章  绪论 1

1.1 课题概述 1

1.2 风力发电现状的研究 1

1.3 风力发电系统研究的目的与意义 1

第二章  总体设计 3

2.1机械结构总体设计 3

2.2重要机械结构 6

第三章  控制系统设计 9

3.1 控制器方案论述 10

3.2 控制器芯片选择 10

3.3开发板硬件设计 12

3.3.1 时钟电路 13

3.3.2 复位电路 14

3.3.3 电源电路 14

3.3.4 串口通信电路 16

3.3.5外置看门狗 16

3.3.6制作PCB 17

3.3.7光绘文件 18

3.3.8主控板调试 19

第四章  传感与检测 20

4.1传感器选择 20

4.2前放电路的PCB及电路板 21

第五章  软件设计 23

5.1 Keil uVision5的使用 23

5.2流程图设计 23

5.3主程序设计 24

结束语 30

致  谢 31

附录一 32

附录二 34

第一章   绪论

1.1 课题概述

风力发电系统是一个集计算机技术、传感器技术、通信技术、自动控制等技术来实现环境感知、规划决策、自动跟踪、发电为一体的高新技术的综合机电一化系统。它在我国沿海、沿江、风能优越的地区已得到了应用。风力发电系统设计涉及到了电子学、通信、力学、控制、机械学、电工学等多方面知识，能体现出学生的设计能力、考虑问题的综合能力。本文主要研究主要研究风力发电系统的风向跟踪性能，包括跟踪风向的传动装置、控制装置、传感装置、检测装置，对于风力发电系统中涉及其他不可或缺的部分，本文将略微叙述，不做重点论述。

1.2 风力发电现状的研究

风是人常见的自然现象，它是在地球旋转和太阳辐射热中形成的，引起空气循环的自然流动现象，空气流动是有动能，我们以前称之为风能。所谓的风能利用是将空气转化为其他形式的能源，风力是风能的一种手段。 1500年前，中国农民将用风来驱动厂房，抽灌，抽太阳盐;而在13世纪中期西部风力发电机的出现，荷兰风车最着名; 1888年的charies.l.brush使第一台风力发电机诞生，风力发电机实现了电气控制，但仍然局限于模拟电子部件。到20世纪80年代中期，计算机技术在控制领域的发展和应用，已经有了大量基于微处理器的风力发电机功率控制系统。 20世纪90年代，随着微处理器在工业控制数据采集，信号处理，电力电子等领域的广泛应用，风电机组的电气控制系统通常由单片机，单片机或可编程控制器的微机控制。