大型风力发电机组控制系统设计

毕 业 设 计题目： 大型风力发电机组控制系统设计 学 生： 学 号： 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 2017 年 06 月 18 日毕业设计任务书电气与信息工程学院 电气工程及自动化 专业 133 班级学生 题目： 大型风力发电机组控制系统设计 完成期限：从 2017 年 02 月 27 日起到 2017 年 06 月 18 日课题的意义及培养目标：随着环保问题的日益突出，能源供应的渐趋紧张，风力发电作为一种清洁的可再生能源的发电方式，已越来越受到世界各国人民的欢迎和重视。同时，风力发电又是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一。因此，近几年来，我国的风力发电事业得到了很快的发展。本课题以目前风力发电系统中较普遍使用的 3MW风力发电机为研究对象，以西门子 S7-300PLC为核心，同温度传感器、位移传感器、同步电机等设备一起设计一套同步风力发电机的主控系统，实现各种保护，运行等控制要求。最后，再通过实践验证其可行性。经过本系统的设计实践，使学生可以很好的与目前的先进工程实践接轨。使所学的专业课及专业基础课的知识由理论转向实践，使所学的文化知识得到较好的实际应用和验证提升学生进入社会适应工程工作环境的能力。 设计所需收集的原始数据与资料：所需的资料、参考书籍如下： 1、电机及拖动基础（主要是同步发电机部分），电力拖动自动控制系统，电器控制及 PLC 等技术书籍。 2、STEP7 软件。 3、S7-300PLC 编程手册。 4、AUTOCAD 绘图软件。 课题的主要任务（需附有技术指标要求）：1、熟悉同步风力发电机的原理。 2、在掌握软件编程及控制工艺的基础上，设计风力发电机控制系统。 3、硬件程序设计 。 4、软件程序设计。 设计进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）： 周 次 设计任务及要求1 复习电器控制及 PLC 等课程学习的知识并学习风力发电技术等知识；2-3 毕业实习；4-7 整理资料，学习西门子 STEP7编程软件的使用；8-11 应用 AUTOCAD 绘制控制系统原理图，在此基础上，熟悉西门子系列指令并编写 PLC 程序；12-13 实际论证所做设计的合理性并作设计说明书前期整理工作；14-15 设计说明书定稿，印制，做答辩准备。学 生： 指导教师： 教研室主任： I大型风力发电机组控制系统设计摘 要风能是一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力和商业活力。风力发电机组是将风能转化为电能的主要设备，它是风力发电的重要组成部分。而控制系统又是重中之重，不仅要保证机组的正常运行，还要实现风能到电能的最大转换效率。本文先从风力发电机组的基本结构和理论入手，对风能利用原理、贝茨理论进行了研究和分析，在此基础上，以 3MW 风力发电机为研究对象，基于西门子 S7-300 控制器完成系统的整体设计，包括硬件设计和软件设计。硬件设计包括系统的总体设计，硬件选型，偏航控制、变浆距控制、温度控制的功能，以及各个子系统的系统设计和系统图的绘制。软件设计包括系统的总体设计和偏航控制、变浆距控制、温度控制的流程图设计和梯形图设计。旨在保证风力发电机正常工作，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，根据系统的控制要求，完成对机组的各个子系统的设计工作。主要内容包括电气原理图和设计流程图的绘制，偏航系统、变桨距控制系统、温度控制系统的设计，并进行系统性能分析。关键词：风电机组，偏航，变桨距，温度控制，西门子 S7-300IIIIIDesign of Control System for Large Scale Wind TurbineABSTRACTWind power is a clean, renewable energy source with great potential for development and business. Wind turbines are the main equipment that converts wind energy into electricity. Besides, it is an important part of wind power. And the control system is the most important, not only to ensure the normal operation of the unit, but also to realize the maximum conversion efficiency of wind power to electricity.This paper, first starting with the basic structure and theory of wind turbine, researches as well as analyzes the wind energy principle and Bates Theory. On this basis, with 3 MW wind power generator as the research object, and based on Siemens S7-300 controller, the system overall design is well completed, including hardware design and software design. Hardware design includes the system overall design, hardware selection, yaw control, variable pitch control, temperature control function, and the system diagram and the drawing of the system design of each subsystem. Software design includes the overall design of the system and the design of the flow chart design and the trapezoidal design of the control of the plane, the change of the plasma, the temperature control. Aiming to guarantee the normal work of the wind turbine, by selecting the suitable control method, the system can be running more stably, which can effectively improve the utilization rate of wind.Due to the uncertainty about wind power, and according to the control requirements of the system, the design of various subsystems of the unit is completed, mainly including the electrical principle diagram and the design flow chart drawing, yaw system, variable pitch control system,