精编完整版基于PLC变桨系统的研究毕业论文设计 - 图文

摘 要

随着全球经济的发展和人口的增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力。风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源因其使用便捷，可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展，发展潜力巨大。特别是随着风力发电控制技术和伺服控制技术的迅猛发展。风能作为清洁的可再生资源受到全世界的重视，同时各国对变桨距风力机的设计、控制和运行已有完整的理论和方法，目前兆瓦级风力机已经是国际风电市场上的主流产品。随着风力发电机组大型化，智能化的发展，风力机必须具有较高的可靠性、风能利用系数和不断优化的输出功率曲线，变桨距技术随之产生。与定桨距控制技术相比，变桨距控制的优点是桨叶较为轻巧，桨距角可以随风速的大小而自动调节，因而能够尽可能更多的吸收风能，同时在高风速段保持平稳的功率输出。

关键词:电动变桨系统；MotionPLC；交流伺服电机；CAN总线

Abstract

With the global economic development and population growth , humanity is facing pressure on energy utilization and environmental protection in two ways. Wind power as an abundant reserves of natural resources for its ease of use , renewable, low- cost , no pollution, in the world has been more widely used and the rapid development and huge development potential. Especially with the rapid development of wind power control technology and servo control technology. Wind energy as a clean and renewable resource attention of the world, while the countries of the variable pitch wind turbine design, control and operation of the existing complete theory and methods currently megawatt wind turbine has been the mainstream products in the international wind power market . With large-scale wind turbine , intelligent development , wind turbine must have a high reliability , wind energy utilization factor and the continuous optimization of the output power curve , pitch technology follow. Compared with fixed pitch control technology , the advantages of variable blade pitch control is relatively lightweight, wind speed pitch angle can automatically adjust the size , and thus able to absorb more wind as much as possible , while maintaining high wind segment smooth power output.

Keywords : electric pitch system ; MotionPLC; AC servo motor ; CAN bus

目 录

目 录 .............................................................................................................................................. IV 第1章 绪 论 .............................................................................................................................. 1

1.1.选题背景和意义............................................................................................................... 1

1.1.1环境的保护和新能源的发展能源 ........................................................................ 1 1.1.2风力资源的利用和系统的国产化 ........................................................................ 1 1.2风力发电的发展过程........................................................................................................ 2 1.3风力发电变桨控制系统国内外的研究现状 ..................................................................... 2 第2章 风力发电变桨系统的原理和结构 ..................................................................................... 3

2.1 风力发电机的原理........................................................................................................... 3

2.1.1风力发电机的结构 ................................................................................................ 4 2.2风力发电机变桨系统的原理............................................................................................ 6

2.2.1定桨距系统 ............................................................................................................ 6 2.2.2变桨距系统 ............................................................................................................ 6 2.3风力发电机变桨系统的结构............................................................................................ 9

2.3.1变桨伺服系统 ...................................................................................................... 10 2.3.2减速机 .................................................................................................................. 14 2.3.3变桨控制器 .......................................................................................................... 15 2.3.4编码器 .................................................................................................................. 15

第3章 风力发电机变桨系统的硬件设计要求及选型 ............................................................... 16

3.1变桨驱动器和电机的要求和选型 .................................................................................. 17

3.1.1伺服电机 .............................................................................................................. 17 3.2变桨控制器的要求和选型.............................................................................................. 18 第4章 基于西门子 S7-300 PLC 的风电机组专用变桨距控制系统计 ................................... 22

4.1系统硬件设计.................................................................................................................. 22 4.2系统硬件组成.................................................................................................................. 23 4.3软件设计 ......................................................................................................................... 24 4.4本章小节 ......................................................................................................................... 25 第5章 总结与展望 ...................................................................................................................... 26

5.1总结 ................................................................................................................................. 26 5.2展望 ................................................................................................................................. 26 致 谢 ...................................................................................................................................... 27 参考文献 ........................................................................................................................................ 27

第1章 绪 论

1.1.选题背景和意义

1.1.1环境的保护和新能源的发展能源

环境是人类生存和发展所要解决的紧迫问题,常规能源以煤，石油，天然气为主它不仅资源有限,而且造成了严重的大气污染因此,对可再生能源开发利用受到世界各国的高度重视。

日前风能是具有大规模开发利用前景的可再生能源之一。从全球范围来看,风力发电己经从试验研究迅速发展为一项成熟技术。现代风电技术面临的挑战主要包括进一步提高效率提高可靠性和降低成本 。

变桨距控制系统(variabzeitCheontrolSystem).是提高风电系统效率和可靠性的重要手段之一,对风电系统全可靠运行有极其重要的作用。变桨距控制是指安装在轮毂上的叶片可以借助控制技术改其桨距角的大小,从而改变叶片气动特性,使桨叶和整机的受力得到调整,从而保证风机恒功率输出和在特殊情况下安全顺桨。

1.1.2风力资源的利用和系统的国产化

变桨距风力发电机组有很多的优越性,变桨趴风力发电机组将会成为大型风力发电机组发展的主流。而变桨距风力发电机组核心之一便是变桨距系统,其中的变桨距控制器也是非常重要,合理控制桨叶角度,在额定风速以下运行时与变速恒频技术结合能够最大限度的获取能量,在额定风速以上运行时能够得到稳定的功率输出。控制器设计的是否合理直接关系到变桨距风力发电机组是否能够安全的运行。

我国幅员辽阔,蕴藏这丰富的风力资源为了开发利用我国的风力资源,进一步掌握人型风力发电机组的核心技术,拥有自主知识产权的大型风力发电机组是必要的。木课题对变桨距风力发电机组的变桨距控制系统进行研究,希望对我国变桨距控制系统的国产化提供有益参考,具有重要的现实意义。

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