PLC在大型风电控制系统中的应用

【摘要】：随着经济的不断发展，在世界范围内不可再生资源的使用量已经大大超过环境所能承受的范围，燃烧发电厂产生的污染物对地球环境产生了负面影响。 风能是一种清洁、可再生的能源，在发电这一领域具有巨大的开发潜力和商业活力。随着科技的不断进步，计算机和可编程控制的科研水平也在提升，这对于风电控制的研究又提供了新的途径。 全球人口增长和发展中国家的经济扩张，到2050年世界能源需求可能翻番甚至增加两倍。地球上的全部生命都依赖于能源和碳循环。能源对经济级社会发展都至关重要，但这也带来了环境方面的挑战。我们必须探索能源生产与消费的各个方面，包括提高能效、清洁能源、全球碳循环、碳资源、废弃物和生物质，还要关注它们与气候和自然资源问题之间的关系。风力发电的发展是时代的需要。在风力发电控制系统中，基于PLC为主控制器的设计是未来的发展方向。 从20世纪70年代开始，并网型风力发电己经逐渐开始商业化，技术也日益成熟，单机容量越来越大，而失速型异步风电机已成为国内风电场的主要机型。作为采集风能的主要形式，风电机组的控制问题研究变得越来越重要。目前,在风电机组控制运行上，PLC控制已被国内外普遍采用。 在最近几年，PLC以其诸多特点获得广泛的使用，在工业先进国家已成为工业控制的标准设备。它专为工业控制而设计,集电气、仪表、控制三电于一体，是实现机电一体化的理想控制设备本设计基于PLC的风力发电控制系统，旨在保证风力发电机偏航系统、齿轮箱、液压系统、发电机正常工作，通过选择合适的控制方法，使系统能更加稳定的运行，进而可以有效提高风力利用率。 针对风能具有不确定性的特点，本文用西门子可编程控制器来对风力发电进行控制。主要内容包括电气原理图和设计流程图的绘制，PLC、电气元件的选型，发电机组启动控制、偏航控制、温度控制和变压器控制等。 最后进行相关调试和仿真，利用STEP7-Micro/WIN32编程软件对PLC程序进行调试、仿真运行及在线诊断，使仿真结果满足设计的要求。 【关键词】：风力发电 可编程控制器 偏航 温度控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614;TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题背景与意义10-12
• 1.2 国内外发展状况12-16
• 1.2.1 国内发展现况12-13
• 1.2.2 国外发展现况13-15
• 1.2.3 风电机组发展趋势15-16
• 1.2.4 海上风电场的兴起16
• 1.3 论文主要内容及章节安排16-18
• 第二章 风机组成与风能理论18-24
• 2.1 风机组成部分介绍18-22
• 2.1.1 风轮及其组件19
• 2.1.2 机舱及其组件19-20
• 2.1.3 塔架部件20-21
• 2.1.4 控制系统21-22
• 2.2 风能理论简介22-23
• 2.2.1 风速和风能22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 设计方案和电气元件选型24-40
• 3.1 设计方案26-36
• 3.1.1 系统整体设计26
• 3.1.2 具体模块设计26-36
• 3.2 I/O 地址分配与电气元件选型36-39
• 3.2.1 I/0 地址分配36
• 3.2.2 PLC 的选型36-37
• 3.2.3 其他器件的选型37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 PLC 及控制程序40-57
• 4.1 PLC 简介40-43
• 4.1.1 PLC 的基本结构40-41
• 4.1.2 PLC 的工作原理41-42
• 4.1.3 PLC 的特点42-43
• 4.1.4 PLC 的应用43
• 4.2 系统控制程序43-56
• 4.2.1 发电机启动程序44-45
• 4.2.2 偏航控制程序45-49
• 4.2.3 温度控制程序49-55
• 4.2.4 变压器控制程序55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 系统调试与仿真57-65
• 5.1 程序调试57-58
• 5.2 系统仿真58-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 结论65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 附录 A70-71

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