1.硬件故障类型
构成风力发电机组控制系统的硬件包括各种部件。从主机到外设，除了集成电路芯片、电阻、电容、电感、晶体管、电机、继电器等许多元器件外，还包括插头、插座、印制电路板、按键、引线、焊点等。硬件的故障主要表现在这几个方面：
（1）电气元件故障。电器故障主要是指电器装置、电气线路和连接、电气和电子元器件、电路板、接插件所产生的故障，也是风力发电机组控制系统中最常发生的故障。其中包括：①输入信号线路脱落或腐蚀；②控制线路、端子板、母线接触不良；③执行输出电动机过载或烧毁；④保护线路熔丝烧毁或断路器过电流保护；⑤热继电器安装不牢、接触不可靠、动触点机构卡住或触头烧毁；⑥中间继电器安装不牢、接触不可靠、动触点机构卡住或触头烧毁；⑦控制接触器安装不牢、接触不可靠、动触点机构卡住或触头烧毁；⑧配电箱过热或配电板损坏；⑨控制器输入/输出模板功能失效、强电烧毁或意外损坏。
（2）机械故障。机械故障主要发生在风力发电机组控制系统的电气外设中。例如，在控制系统的专用外设中，伺服电动机卡死不动、移动部件卡死不走、阀门机械卡死等。凡由于机械上的原因所造成的故障都属于这一类。其中包括：①安全链开关弹簧复位失效；②偏航减速机齿轮卡死；③液压伺服机构电磁阀心卡涩，电磁阀线圈烧毁；④风速仪、风向仪转动轴承损坏；⑤转速传感器支架脱落；⑥液压泵堵塞或损坏。
（3）传感器故障。这类故障主要是指风力发电机组控制系统的信号传感器所产生的故障，例如，闸片损坏引起的闸片磨损或破坏，风速风向仪的损坏等。其中具体有：①温度传感器引线振断、热电阻损坏；②磁电式转速电气信号传输失灵；③电压变换器和电流变换器对地短路或损坏；④速度继电器和振动继电器动作信号调整不准或给激励信号不动作；⑤开关状态信号传输线断或接触不良造成传感器不能工作。
（4）人为故障。人为故障是由于人为地不按系统所要求的环境条件和操作规程操作而造成的故障。例如，将电源加错、将设备放在恶劣环境下工作，在加电的情况下插拔元器件或电路板等。
2.产生硬件故障的因素
（1）元器件失效。元器件在工作过程中会发生失效，通过对各类元器件在一定条件下，大量试验的统计结果发现，电子元器件的失效率是有一定规律的。元器件的失效率与时间的关系，也就是其失效特征曲线形状如同“浴盆”，故又称其为“浴盆”特性。
元器件失效的表现形式有多种：一种是突然失效，或称为灾难性失效，是由于元器件参数的急剧变化造成的，经常表现为短路或开路状态；另一种称为退化失效，即元器件的参数或性能逐渐变坏。对一个硬件系统来说，还有局部失效和整体失效，前者使系统的局部无法正常工作；而后者则使整个系统的整体无法正常工作。例如，风力发电机组控制系统的打印机接口失效，使系统无法打印是局部失效；若微型机失效，则整个系统就无法工作。
（2）使用不当。在正常使用条件下，元器件有自己的失效期。经过若干时间的使用，它们逐渐衰老失效，这都是正常现象。在另一种情况下，如果不按照元器件的额定工作条件去使用它们，则元器件的故障率将大大提高。在实际使用中，许多硬件故障是由于使用不当造成的。因此，在设计风力发电机组控制系统时，必须从使用的各个方面仔细设计，合理地选择元器件，以便获得高的可靠性。
（3）结构及工艺上的原因。硬件故障中，由于结构不合理或工艺上的原因而引起的占相当大的比重。在结构设计中，某些元器件太靠近热源；需要通风的地方未能留出位置；将晶闸管、大继电器等产生较大干扰的器件放在易受干扰的元器件附近。此外，结构设计不合理，操作人员观察、维修都十分困难。所有这些问题，均对硬件可靠性带来影响，需要加以注意。
工艺上的不完善也同样会影响到系统的可靠性。例如，焊点虚焊、印制电路板加工不良，金属氧化孔断开等工艺上的原因，都会使系统产生故障。因此，在设计及加工过程中，一定要保证质量，小心谨慎地进行。
3.提高可靠性的方法
（1）注意元器件的电气性能。各种元器件都有它们自己的电气额定工作条件，这里仅以几种经常使用的元器件为例，予以简单的说明。
1）电阻器。各种电阻器具有各自的特点、性能和使用场合。必须按照厂家规定的电气条件使用它们，随便乱用就要出问题。电阻器的电气特性主要包括阻值、额定功率、误差、温度系数、温度范围、线性度、噪声、频率特性、稳定性等指标。在选用电阻器时，应根据系统的工作情况和性能要求，选用合适的电阻器。例如，薄膜电阻可用于高频或脉冲电路；而线绕电阻只能用于低频或直流电路中。每个电阻都有一定的额定功率；不同电阻的温度系数也不一样。因此，系统设计者在设计电路时，必须根据多项电气性能的要求合理地选择电阻器。(www.xing528.com)
2）电容器。同电阻器一样，电容器的种类繁多，它们的电气性能参数也各不一样。电气性能参数也包括各方面的特性。例如，容量、耐压、损耗、误差、温度系数、频率特性、线性度、温度范围等。在使用时必须注意这些电气特性，否则容易出现问题。例如，大的铝电解电容器在频率为几百MHz时，会呈现感性。在电容耗损大时，应用于大功率场合会使电容发热烧坏。超过电容的耐压范围使用，电容很快就会击穿。这就要求设计者在选择电容器时，必须考虑系统工作的多种因素来决定采用什么样的电容器。
3）集成电路芯片。查看集成电路手册，如线性电路手册、数字集成电路（74系列或CMOS系列）手册，可以发现就电气性能而言，不同的芯片、不同的用途都有许多要求。例如，工作电压、输入电平、工作最高频率、负载能力、开关特性、环境工作温度、电源电流等。同样，在选用集成电路时也必须按照厂家给定的条件，不可有疏忽。同时，应特别注意以下几个问题：
a.74（或54）系列集成电路的最大工作电压比较低，在使用时应特别注意。其他如温度范围、负载能力等指标也应认真考虑。
b.为了获得最快的开关速度和最好的抗干扰能力，与门及与非门不用的输入端不要悬空，可以把它们接高电平；也可把一个固定输出高电平的门的输出接到这些输入端上；若前面输出有足够的负载能力，则可将不用的输入端并联在有用的输入端上。对于54LS或74LS系列的与门及与非门。它们的输入端有钳位二极管，可以将其不用的输入端直接接电源电压；无钳位二极管的与门或与非门，可以通过一个几千欧姆电阻接电源电压。
c.注意电路的驱动能力。必须保证每块集成电路的负载都是合适的。
d.集电极开路门负载电阻的计算。一般地说，非集电极开路门是不允许将它们的输出端线“或”的。而当选择合适的集电极开路门的负载之后，就可以实现这种门输出端的线“或”。在电路设计时，需确定一个合适的负载电阻值。此电阻有一个最大值，用以保证在输出均为高电平时，能为下级门提供足够的高电平输入电流，而且也为并联的各开路门提供高电平输出电流。另外，该电阻应有一个最小值，以保证当某一集电极开路门输出为低电平时，此电阻上流过足够的电流，确保输出为低电平。
e.使用MOS及CMOS应注意的问题。在使用MOS及CMOS器件时，要特别防止静电损坏器件。人体静电是很高的，这与人所穿衣服、地面的绝缘程度等有很大关系，通常会有数千伏甚至一万多伏。因此，必须特别注意防止静电，虽然现在许多MOS及CMOS器件都增加了防静电的齐纳二极管，起保护器件的作用。但即使如此，在使用这些器件时，仍然要十分小心。并注意在使用中防止静电损坏器件。
使用MOS及CMOS器件时，通常采用较高的电源电压，在与TTL电路相连接时，注意它们之间的电平转换。
（2）注意环境因素的影响。环境因素对风力发电机组控制系统产生很大的影响。有些元器件，当温度增加10℃时，其失效率可以增加一个数量级，这说明环境因素对硬件系统的影响程度。因此，当进行系统设计时，必须想办法减少外界应力对硬件的影响。
1）温度。温度是影响硬件可靠性的一种应力。它对系统可靠性的影响是很大的。经验告诉我们，当温度增高，微机应用系统故障率明显增加。在系统设计时，热设计必须仔细考虑，使系统的温度满足系统硬件的要求。
2）电源的影响。电源自身的波动、浪涌及瞬时掉电都会对电子元器件带来影响，加速其失效的速度。电源的冲击、通过电源进入微机应用系统的干扰、电源自身的强脉冲干扰，同样会使系统的硬件产生暂时的或永久性故障。
3）湿度的影响。湿度过高会使密封不良，气容性较差的元器件会受到侵蚀。有些系统的工作环境不仅湿度大、且具有腐蚀性气体或粉尘，或者湿度本身就是由于溶解有腐蚀性物质的液体所造成的，此时元器件受到的损害会更大。
4）振动、冲击的影响。振动和冲击可以损坏系统的部件或者使元器件断裂、脱焊、接触不良。不同频率、不同加速度的振动和冲击造成的后果不一样。但这种应力对风力发电机组控制系统的影响可能是灾难性的。
5）其他应力的影响。除上面所提到的环境因素之外，还有电磁干扰、压力、盐雾等许多因素。这些均需要在风力发电机组控制系统设计时加以考虑，尽可能减少环境应力的影响。
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