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风电储能孤立供电平台主控制系统,学 院（系） 电气学院 专 业 电气工程及其自动化 （轨交方向） 年 级 BG0902 学 号 091001010219 姓 名 朱文菡 导 师 曹云峰,摘 要,以S7-300型PLC为核心控制器，以计算机为人机交互界面，以组态软件WINCC为开发平台，通过对11kW双馈风力发电实验机组主控制系统的硬件设计、PLC的控制程序设计、计算机程序的设计，从而实现11kW双馈风力发电实验机组主控制系统。,选题背景及其意义,（1）风能作为一种清洁的再生能源，越来越受到所有人的重视，中国的风能储能很大，分布面也广。 （2）为了对风电储能孤立供电系统及其关键技术进行研究，我们需构建一套完整的风电储能孤立供电平台。 （3）风电储能孤立供电平台主控制系统实现了电池储能系统，风力发电系统，交流电动机负载，阻抗负载四者的协调运行，实现整个风电储能孤立供电系统的安全运行。 （4）风电储能提高电网应对事故的处理能力、提高电网效率、提高电能质量以及保证电网安全有重要意义。,主要研究内容,（1）确定风电储能供电系统总体控制方案； （2）完成硬件电路的设计； （3）利用WINCC组态软件设计控制界面； （4）根据控制要求,利用PLC完成软件编程设计； （5）利用实验室设备进行试验调试，验证设计结果。,软件介绍 WINCC 使用变量管理器来处理项目产生的数据以及存储在项目数据库中的数据。所有的应用程序必须以WINCC变量的形式从变量管理器中请求数据，这些应用程序包括图形，运行系统，报警记录运行系统和变量记录运行系统等。,整体结构 图像系统：用于创建画面的编辑器，也称图形编辑器 报警系统：对报警信号进行组态的过程，也称报警记录 归档系统：变量记录编辑器，用于确定对何种数据进行归档 报表系统：用于创建报表布局的编辑器 用户管理器：用于对用户进行管理的编辑器,11kW双馈风力发电实验机组,双馈风力发电机是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。该发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构。,PLC可编程控制器,（1）PLC是一种数字运算的电子系统，转为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输人和输出。控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备，都是按易与工业控制器系统联成一体、易于扩充功能的原则设计。 （2）PLC是一种以微处理技术为基础，将控制处理规则存储于存储器中，应用于以控制开关量为主或包括控制参量在内的逻辑控制、机电运动控制或过程控制等工业控制领域的新型工业控制装置。,储能电池主要作用,1 独立供电系统中储能电池的主要作用是将风大时的多余风能储存起来，填补风小时的功率缺额。 2/因而要求蓄电池有良好的动态充放电性能、较高的效率、较长的使用寿命、较高的能量和功率密度。目前蓄电池的种类很多，但并非都适合用3/作为独立供电系统中的储能电源。通过蓄电池储能系统的研究比较可以看出，钛酸锂电池是未来风电蓄电池组合独立电源系统中蓄电池最佳的选择方案。,同步发电机,本实验采用1个5Kw的带同步电机发电负载的交流电动机负载。作发电机运行的同步电机。是一种最常用的交流发电机。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率 发电机不接负载时，电枢电流为零，即为空载运行，不消耗电能。因此在同步发电机上另外接一个30kw的阻抗，即负载运行来消耗电能,系统中的能量平衡,其工作状态基本可分为 （1）孤网充电（2）孤网发电（3）并网充电（4）并网发电 电源供电系统的基本运行控制原则为：在风大时，风能提供100%负荷能量，多余风能给蓄电池充电，再多余的能量或是通过控制使风机减少能量输出，或是利用卸荷元件消耗多余能量； 风小时，蓄电池和风机联合供电，蓄电池放电承担部分负荷，电池能量快耗尽前投入柴油机给蓄电池充电； 无风时，蓄电池单独供电，必要时启动柴油发电机联合供电（柴油发电机作为备用电源时）。 特殊故障情况下（如PCS回路故障）由风机和柴油发电机联合供电，柴油发电机的调速系统和励磁系统担任系统调频、调压任务。,风电-蓄电池组合系统接线示意图,工作特色及其难点，拟采取的解决措施,工作特色： (1）通过PLC、WINCC组态软件编程实现对风电储能供电系统进行实时控制。 （2）通过采集的到数据及分析可运用于实际风电储能供电系统的研究。 难点： （1）软件的编程 （2）硬件电路设计 （3）系统的调试,拟采取的解决措施,（1）学习并掌握PLC工作原理，结构特点，工程设计等有关知识，利用PLC实验室提高编程能力。 （2）通过公司培训掌握MCGS组态软件，提高设计监控界面,建立数据库和仿真调试的能力。 （3）在老师指导下，解决硬件设计、软件调试、系统调试等问题。,论文工作量及预期进度,2012/12/12012/12/22：收集资料，确定设计系统总体方案，翻译有关外文资料及阅读技术文献，撰写开题报告 2012/12/222013/3/23：学习组态软件进行控制器设计 2013/3/232013/4/31： 编写相关软件及调试 2013/4/152013/5/15： 系统总体连接调试 2013/5/12013/5/27： 撰写毕业设计报告 2013/5/282013/6/8： 毕业设计