【正文】 統(tǒng)，進氣閥就會放冷氣流進入降溫，檢測室溫，過程變量高于溫度設(shè)定值，繼續(xù)進氣，若過程變量低于溫度設(shè)定值，立即停止進氣。圖 39 溫控PID參數(shù)整定階躍響應(yīng)圖 在這個溫度控制系統(tǒng)中，機艙和塔架內(nèi)部的溫度設(shè)定值、增益、采樣時間、積分時間和微分時間都已在程序中設(shè)定。消除了偏差，輸出停止變化。但余差比較大。首先置微分時間TD=0，逐漸加大TD，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)湊試直至獲得滿意的控制效果。將第一個步驟中選擇的比例系數(shù)減少到原來的50%80%，再將積分時間置一個較大值，觀測響應(yīng)曲線。第一進行整定比例控制。直觀而言，微分作用能在偏差還沒有形成之前，就已經(jīng)消除偏差。c(t) pυ(t)M(t)sp(t)e (t)機艙溫度控制PLCA/D圖35為機艙和塔架內(nèi)部溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)：D/A溫度傳感器圖 35溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)圖圖中sp(t)是給定值，pυ(t)是反饋量，c(t)是系統(tǒng)的輸出量，PID控制的輸入輸出關(guān)系式如下：M(t)=Kc[e(t)+(1/TI)+(de(t)/)/dt]+Mo(t) ()其中Kc為比例系數(shù)，TI為積分時間常數(shù)，TD為微分時間常數(shù)[9]。這一過程中，被控對象為機艙的溫度[8]。大約需要30秒，這是由電動機的工作頻率與齒輪的齒數(shù)決定的[8]。205176。之間，向右偏航電機將連續(xù)工作20秒。時，向右偏航電機將連續(xù)工作90秒，當(dāng)角度在155176。時，表明機艙位置已對準(zhǔn)風(fēng)向，在171176。使得機艙能夠準(zhǔn)確地對風(fēng)[7]。為了保證風(fēng)力發(fā)電機組吸收風(fēng)能達到最佳的效能，機艙必須對準(zhǔn)實時風(fēng)向。偏航控制系統(tǒng)模塊主要實現(xiàn)風(fēng)輪機隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動功能。其中風(fēng)向標(biāo)控制的迎風(fēng)自動偏航是偏航控制最主要的內(nèi)容。偏航控制機構(gòu)用于控制風(fēng)輪機葉片跟隨風(fēng)向的變化而變化；偏航驅(qū)動機構(gòu)是用于驅(qū)動偏航系統(tǒng)運作，停止的，它包含有偏航驅(qū)動裝置、制動裝置以及偏航軸承。下來具體說明每個模塊的主要功能、控制過程以及控制流程圖。首先是偏航自動控制，由于風(fēng)向不同導(dǎo)致風(fēng)能吸收率下降，控制航向使風(fēng)輪機頭部隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動，還可以防止繞纜的危險；然后是溫度模糊控制，控制對象是機艙和塔架內(nèi)部這兩部分使溫度保持在恒定數(shù)值。系統(tǒng)內(nèi)分為機艙控制單元與塔架控制單元，打開進氣閥排放冷氣流，間隔一定時間檢測室溫，溫度太高則使得進氣閥繼續(xù)進氣，溫度低于設(shè)定值停止進氣，使得溫度恒定在安全范圍內(nèi)；（4）根據(jù)發(fā)電機運行狀態(tài)來控制變壓器的啟動與停止。據(jù)系統(tǒng)功能的要求，本文將對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的啟動，發(fā)電機控制，偏航控制、溫度模糊控制以及變壓器控制著重進行研究。控制方面的工作原理及過程為：當(dāng)系統(tǒng)的總開關(guān)合上后，可編程控制器初始化，測速傳感器感知到風(fēng)速模擬信號A/D轉(zhuǎn)換后并且傳輸給PLC，處理中心則將模擬量與額定參數(shù)進行比較，若在參數(shù)范圍內(nèi)則啟動系統(tǒng)中的發(fā)電機，不在參數(shù)范圍內(nèi)則報警手動停機。氣體密度和速度都隨著海拔高度的變化而變化。根據(jù)空氣流體力學(xué)可知，在一秒中流向風(fēng)輪的空氣具有的動能為：E=189。圖23 風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng) 風(fēng)能理論簡介 風(fēng)速和風(fēng)能瞬時風(fēng)速是指風(fēng)速的瞬時值[8]。通常使用PLC，或者DSP微機處理器作為控制器件，它們功能強大，能夠應(yīng)付惡劣的工作環(huán)境，所以受到廣泛應(yīng)用。塔架內(nèi)部配置線纜還必須將發(fā)電機運作得到的電能輸送至蓄電池或者變壓器傳輸至電網(wǎng)。圖22展示了齒輪箱的樣式。 齒輪箱也是風(fēng)電發(fā)電機組的關(guān)鍵部件之一，它的作用是在風(fēng)電機工作在低轉(zhuǎn)速，而發(fā)電機在高轉(zhuǎn)速下運作時，使兩者實現(xiàn)工作的匹配。一般情況下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子所必須的轉(zhuǎn)速，增速器要給風(fēng)輪轉(zhuǎn)動加速。它還需要承受所受外力作用（靜負(fù)載和動負(fù)載），機艙罩材料應(yīng)具高強度高硬度，表面光滑，均勻厚度，無層件剝離等特點。其前面端子由螺栓與輪轂剛性連接，后面端子與齒輪箱低速相連，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且受力大。輪轂是將葉片和葉片組固定到主轉(zhuǎn)軸上的裝置。而風(fēng)輪軸則將能量給傳動機構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上大致可以把一個普通的風(fēng)電機分為四大部分：風(fēng)輪組件，機艙組件，塔架組件以及控制部分。 風(fēng)電機組組成部分介紹 風(fēng)力發(fā)電機組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，按其容量可大小以劃分為小型風(fēng)電機組（10KW以下），中型風(fēng)電機組（10~100KW），大型風(fēng)電機組（100KW以上）；按其主軸與地面的相對位置，可以劃分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機組（主軸與地面平行），垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組（主軸與地面垂直）。附錄中給出了整個系統(tǒng)的硬件電路圖。第四章則是控制程序的具體分析，針對各控制功能列出程序進行詳細(xì)解說，最后形成控制總程序。文中說道風(fēng)電機組是由風(fēng)輪、機艙、塔架以及控制系統(tǒng)這四個部分組成且詳細(xì)描述了各部分的結(jié)構(gòu)、功能等。從風(fēng)力發(fā)電相比不可再生資源發(fā)電具有的優(yōu)勢和PLC控制的好處這兩個方面介紹基于PLC風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的設(shè)計意義。主要完成的內(nèi)容包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的初始化，發(fā)電機的啟動，偏航控制，變壓器控制和溫度控制，在溫度過高時進行溫度的調(diào)控。（4）控制與監(jiān)控技術(shù)不斷完善。索耶爾對2012年拉美、亞洲和非洲的風(fēng)電市場表示出樂觀的判斷，但他同時指出，“如果不對全球傳統(tǒng)發(fā)電方式的碳排放成本價格化后計入其真實發(fā)電成本，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將在一直在巨大壓力下前行。另一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)指出，在全球已經(jīng)有風(fēng)電商業(yè)運營項目的75個國家中，超過22個國家裝機容量已逾1GW。盡管2003年歐洲風(fēng)電裝機增長幅度有所放緩，年增幅由02年的35％降為23％，不過隨著一些歐洲國家海上風(fēng)電項目的發(fā)展，預(yù)計歐洲地區(qū)風(fēng)電裝機仍將維持快速增長的勢頭。毋庸置疑，全球最重要的風(fēng)電市場之一是美國，雖然政府政策方面的不確定性和不穩(wěn)定性使得風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展充滿了隨變性，但還存在著有利于風(fēng)電發(fā)展的積極要素。％，2003全球的新增風(fēng)電裝機容量已經(jīng)超過830萬千瓦。海上風(fēng)電場是最近世界范圍內(nèi)廣泛推廣使用的大型有效利用風(fēng)能資源的形式，在1980年初在美國加利福尼亞首先興起。（4）風(fēng)力發(fā)電機組更加個性化。風(fēng)力發(fā)電機組主要零部件像是輪片、齒輪箱、發(fā)電機、偏航裝置、電控系統(tǒng)、塔架等已經(jīng)國產(chǎn)化，并且可以進行批量生產(chǎn)。我國政府在2007年制定了《可再生能源中長期發(fā)展計劃》，力求達到2010年和2020年風(fēng)電裝機容量要到達1000萬千瓦和3000萬千瓦的目標(biāo)，并且制定了風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化的政策[3]。沿海、內(nèi)蒙古和甘肅北部、黑龍江南部和吉林東部三個區(qū)域風(fēng)能最多；青藏高原中部和北部、西北、華北、東北三區(qū)域的北部，東南沿海的風(fēng)能資源豐富；山區(qū)，例如南嶺、武夷山地區(qū)，遼河、華北、長江中下游平原、西北高原地區(qū)，風(fēng)能可待開發(fā)利用；云貴川陜西、豫西、鄂北、湘西、福建廣東，盆地地形區(qū)等風(fēng)能貧乏?；诂F(xiàn)在風(fēng)電機組發(fā)展的幾個主要趨勢，本文主要研究風(fēng)電機的控制策略和控制方法，由于外界因素影響大，導(dǎo)致風(fēng)不穩(wěn)定，而且風(fēng)電機組的容量逐步增大不適宜適應(yīng)多變的外界環(huán)境，風(fēng)電系統(tǒng)和電網(wǎng)之間聯(lián)系也越來越復(fù)雜，所以對控制方法要求很高。利用風(fēng)速風(fēng)向、風(fēng)力測量儀檢測實際模擬量和數(shù)字量或是電功率，傳遞給主控制器進行運算處理，控制器做出相應(yīng)的控制措施，調(diào)整輪片轉(zhuǎn)速，偏航角度等。隨著單機容量提高，為應(yīng)對極限載荷和疲勞載荷的挑戰(zhàn)，新的直驅(qū)變速變漿和雙饋變速變漿逐步成為兆千級風(fēng)力發(fā)電機的主流技術(shù)。風(fēng)電技術(shù)逐步成熟，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)成規(guī)模發(fā)展，并建立了穩(wěn)定的商業(yè)模式。近代風(fēng)力發(fā)電機發(fā)展可以分為三個階段[2]：第一階段，在20世紀(jì)70至80年代。在各類新能源開發(fā)利用中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相對于其他能源開發(fā)是比較成熟的，并且具有大規(guī)模場地開發(fā)和商業(yè)經(jīng)濟開發(fā)的條件。它的特點是生產(chǎn)運用過程安全清潔，成本花費較低，來源不受限制。19世紀(jì)丹麥人首先研制出了風(fēng)力發(fā)電機，在1891年丹麥建成世界上第一座風(fēng)力發(fā)電站。中國開始利用風(fēng)車作為動力大約在13世紀(jì)中葉。人類對于風(fēng)能利用的歷史久遠(yuǎn)，可以追溯到公元10世紀(jì)，波斯就出現(xiàn)了種水平轉(zhuǎn)動的風(fēng)磨，即為以風(fēng)車為動力的磨坊。 programmable controller。主要內(nèi)容包括電氣原理圖和設(shè)計流程圖的繪制，PLC、電氣元件的選型，發(fā)電機組啟動控制、偏航控制、溫度控制和變壓器控制等。 學(xué)號： 2010509044 浙 江 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 生 學(xué) 院 專業(yè)班級 校內(nèi)指導(dǎo)教師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 二○一二年六月基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要：近年來隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷改善，在世界范圍內(nèi)石油、煤炭這些不可再生資源的使用量已經(jīng)大大超過環(huán)境所能承受的范圍，燃燒發(fā)電廠產(chǎn)生的污染物也對地球環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)影響。針對風(fēng)能具有隨機性、不確定性的特點，本文用西門子可編程控制器S7200來對風(fēng)力發(fā)電進行控制。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；可編程控制器；偏航；溫度控制The Control System of Wind Power Based on PLCAbstract：In recent years, with the continuous development of the economy and people’s living standards continue to improve, in the scope of world petroleum, oil and coal these nonrenewable resource consumption was significantly more than the environment can stand. Combustion power generation of pollutants generated also produced negative effect to the environment of the earth. However, the wind energy is a clean, renewable energy power generation, it has tremendous development potential and business activity in this area. With the progress of science and technology, puter and programmable control of the level of scientific research in ascension, for wind power control research provides a new way. In this paper, aiming at these characteristics of uncertainty and randomness wind energy, we can use Siemens programmable controller S7200 to wind power control. The main contents include drawing the corresponding electrical schematic diagram and the flow chart, selecting the PLC and electrical ponents, turbine startup control, yaw control, temperature control, transformer control and so on. In this paper, it gives detailed explanation of the control principle and the function of each module and control program. Finally, it needs testing and simulation, using of STEP7Micro/WIN32 programming software for the PLC program debugging, simulation and online diagnosis and so on, so that the simulation results meet the design requirements.Key words：wind power generation。大氣運動則是因為大氣受到太陽的輻射，能量來源于大氣吸收的部分太陽能，太陽到達地球輻射的20%會轉(zhuǎn)變成風(fēng)能。到19世紀(jì)中葉蒸汽機出現(xiàn)之后，以風(fēng)能為主能源的應(yīng)用才逐漸減少。在此后的時代中，這種風(fēng)能的技術(shù)從中東傳入歐洲，荷蘭人利用風(fēng)車進行排水，與海爭地，在低洼的海灘上建設(shè)強大的國家。風(fēng)能是種取之不盡、用之不竭的可再生能源之一。風(fēng)力發(fā)電在為社會發(fā)展和經(jīng)濟增長提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)的同時，可以有效地緩解空氣污染、水體污染和溫室效應(yīng)問題。在全球能源危機和環(huán)境日益脆弱的嚴(yán)重背景下，風(fēng)能資源的開發(fā)越來越受到普通民眾關(guān)注。第二階段，20世紀(jì)末。兆千級的風(fēng)力發(fā)電機成為主要趨勢，海上風(fēng)電開始大規(guī)模發(fā)展。在智能化的風(fēng)電領(lǐng)域中，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機電磁力矩和風(fēng)電機輪片槳距角使葉尖速比保持在最佳值，實現(xiàn)風(fēng)力的最大能量獲取。使風(fēng)電控制相自動化智能化一體化方向發(fā)展。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r我國的風(fēng)能資源分布：我國風(fēng)能資源的地區(qū)區(qū)域差異大。而北方以及西北內(nèi)陸地區(qū)，冬季風(fēng)勢力強勁，所以這些地區(qū)風(fēng)能資源主要集中在冬季。在2010年，我國的風(fēng)電裝機