【正文】 本章小結(jié) 本章從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案到各個(gè)具體 模塊設(shè)計(jì)方案有層次地闡述每個(gè)系統(tǒng)的具體工作原理和工作過(guò)程 ,繪制相關(guān)控制流程框圖。區(qū)間 通用輔助存儲(chǔ)器 機(jī)艙溫控運(yùn)行標(biāo) 志位 通用輔助存儲(chǔ)器 塔架內(nèi)部溫控運(yùn)行標(biāo)志位 通用輔助存儲(chǔ)器 變壓器運(yùn)行標(biāo)志位 通用輔助存儲(chǔ)器 變壓器停止運(yùn)行標(biāo)志位 特殊存儲(chǔ)器 PLC 運(yùn)行時(shí)這一位始終為 1,是常 ON 繼電器 特殊存儲(chǔ)器 PLC 首次掃描時(shí)為 1,一個(gè)掃描周期。區(qū)間 通用輔助存儲(chǔ)器 風(fēng)向參數(shù)在 171176。 (3)傳感器、繼電器的選擇 : 風(fēng)速風(fēng)向傳感器使用 PH100SX 型號(hào) [12]。 其他器件的選型 風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中所需用到了一些電氣元件有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、傳感器、 表 31 I/O 地址分配表 分類 名稱 數(shù)據(jù)類型 I/O 口地址 輸入 系統(tǒng)總啟動(dòng) BOOL 變壓器啟動(dòng) BOOL 變壓器停止 BOOL 機(jī)艙溫控系統(tǒng)啟動(dòng) BOOL 機(jī)艙溫控系統(tǒng)停止 BOOL 機(jī)艙溫控系統(tǒng)急停 BOOL 塔架內(nèi)部溫控系統(tǒng)啟動(dòng) BOOL 塔架內(nèi)部溫控系統(tǒng)停止 BOOL 塔架內(nèi)部溫控系統(tǒng)急停 BOOL 溫度控制系統(tǒng)總啟動(dòng) BOOL 溫度控制系統(tǒng)總停止 BOOL 輸出 系統(tǒng)啟動(dòng)顯示燈 BOOL 發(fā)電機(jī)啟動(dòng) BOOL 向左偏航 BOOL 向右偏航 BOOL 合適風(fēng)向顯示燈 BOOL 風(fēng)速過(guò)大警報(bào)顯示燈 BOOL 機(jī)艙電動(dòng)機(jī) BOOL 塔架內(nèi)部電動(dòng)機(jī) BOOL 溫控進(jìn)氣閥進(jìn)氣 BOOL 變壓器運(yùn)行 BOOL 變壓器停運(yùn) BOOL EM231 風(fēng)速 WORD AIW0 風(fēng)向 WORD AIW2 機(jī)艙溫度 WORD AIW4 塔架內(nèi)部溫度 WORD AIW6 EM232 機(jī)艙進(jìn)氣閥進(jìn)氣 WORD AQW0 塔架內(nèi)部進(jìn)氣閥進(jìn)氣 WORD AQW2 繼電器、接觸器和熔斷器等。根據(jù)控制規(guī)模的大小 ,即輸入 /輸出點(diǎn)的多少 ,選擇相應(yīng)的 CPU 型號(hào)。所以在這一模塊中 ,變壓器的運(yùn)行和停止分別需要兩個(gè)開關(guān)條件的實(shí)現(xiàn)。 在這個(gè)溫控系統(tǒng)中 ,我們需要兩個(gè)測(cè)溫模擬量輸入點(diǎn) ,兩個(gè)需要冷卻機(jī)工作輸送冷氣流的模擬量輸入點(diǎn) ,兩個(gè)需要排氣閥排出氣流的模擬量輸出點(diǎn)。塔架內(nèi)部配置控制器 ,還必須放置變壓器和線纜將發(fā)電機(jī)運(yùn)作得到的電能 輸送至蓄電池或者變壓器傳輸至電網(wǎng)。 圖 39 溫控 PID 參數(shù)整定階躍響應(yīng)圖 在這個(gè)溫度控制系統(tǒng)中 ,機(jī)艙和塔架內(nèi)部的溫度設(shè)定值、增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間和微分時(shí)間都已在程序中設(shè)定 ,溫度設(shè)定值為 ,增益為 ,采樣時(shí)間為 ,積分時(shí)間為 ,微分時(shí)間為 。 測(cè)試積分系數(shù) TI 時(shí) ,將比例系數(shù) 減小到原來(lái)的一半 ,首先置積分系數(shù)為 ,發(fā)現(xiàn)不能很好地消除由比例系數(shù)整定后產(chǎn)生的余差。然后減小積分時(shí)間 ,加大積分作用 ,并且相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù) ,反復(fù)湊試至得到較滿意的響應(yīng) ,確定比例和積分的參數(shù)。 在這個(gè)溫控系統(tǒng)中 ,控制器的參數(shù)的整定方法是工程整定法 ,主要依賴于工程經(jīng)驗(yàn) ,直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行 ,并且方法簡(jiǎn)單、容易掌握。由于氣體壓力波動(dòng) ,各元器件溫度各不相同 ,溫度不勻等擾動(dòng)因素影響 ,會(huì)破壞機(jī)艙溫度的穩(wěn)定 ,通過(guò)閉環(huán)控制可以有效地抑制各種擾動(dòng)因素的影響 ,使控制更加有效。之間 ,向左偏航電機(jī)將連續(xù)工作 50 秒 ,當(dāng)角度在 205176。 165176。 偏航電機(jī)是電磁制動(dòng)三相異步電 動(dòng)機(jī)。在本文中 ,設(shè)計(jì)一個(gè)偏航工作區(qū)間為 145176。偏航驅(qū)動(dòng)裝置常用伺服電動(dòng)機(jī)和偏航減速齒輪。 圖 31 表示這個(gè)系統(tǒng)流程框圖 : 圖 31 系統(tǒng)程序流程圖 具體模塊設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)不同方面的功能 ,將整個(gè)系統(tǒng)分為四個(gè)主要模塊 :發(fā)電機(jī)啟動(dòng)模塊、偏航控制模塊、溫度控制模塊和變壓器控制模塊。(4)根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)來(lái)控制變壓器的啟動(dòng)與停止。最后還有將輸出的直流電流經(jīng)過(guò)濾波器濾波 ,送入電流變換裝置成為三相交流電 ,這兩部分控制要求在本文中不涉及。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(dòng)能為 : E?mv2 () 單位時(shí)間里氣體流過(guò)截面 S 的氣體體積是 V,那么 VSv () 單位氣體體積的質(zhì)量為 mρ Vρ vS()流動(dòng)氣體具有的動(dòng)能為 E?mv2?v3ρS () 據(jù)風(fēng)能表達(dá)式可知 ,風(fēng)能的大小與流過(guò)截面的面積和氣體的密度相關(guān)且成正比 ,與氣體流速的立方也成正比。控制系統(tǒng)的功能主要有對(duì)運(yùn)行過(guò)程的模擬量和數(shù)字量進(jìn)行采集、傳遞、分析、運(yùn)算 ,從而做出命令控制風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行 ,使得功率輸出穩(wěn)定 ,轉(zhuǎn)速在合理的范圍內(nèi) 。它的作用是調(diào)控葉片隨著風(fēng)向變化而變化 ,快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向 ,以便風(fēng)機(jī) 獲得最大的風(fēng)能 。 發(fā)電機(jī)是將傳動(dòng)軸傳給的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝備。 此外風(fēng)輪機(jī)構(gòu)組件還包括變漿機(jī)構(gòu) ,它是根據(jù)風(fēng)速的變化來(lái)調(diào)節(jié)槳距角 ,用以風(fēng)電機(jī)保持高效率的輸出功率。一般葉片具有高硬度 ,高強(qiáng)度 ,低密度等特點(diǎn)。由于外界因素影響風(fēng)很不穩(wěn)定 ,這類風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓、頻率差異很大且效率低下 ,沒(méi)有實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。 最后一章是對(duì)本文的分析和總結(jié) ,列出設(shè)計(jì)中的不足之處及改進(jìn)方案。 第二章主要介紹了發(fā)電機(jī)組的組成和空氣動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)。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(jī)的啟動(dòng) ,偏航控制 ,變壓器控制和 溫度控制 ,在溫度過(guò)高時(shí)進(jìn)行溫度的調(diào)控。 索耶爾對(duì) 2020 年拉美、亞洲和非洲的風(fēng)電市場(chǎng)表示出樂(lè)觀的判斷 ,但他同時(shí)指出 ,“如果不對(duì)全球傳統(tǒng)發(fā)電方式的碳排放成本價(jià)格化后計(jì)入其真實(shí)發(fā)電成本 ,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將在一直在巨大壓力下 前行。盡管 2020 年歐洲風(fēng)電裝機(jī)增長(zhǎng)幅度有所放緩 ,年增幅由 02 年的 35%降為 23%,不過(guò)隨著一些歐洲國(guó)家海上風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)展 ,預(yù)計(jì)歐洲地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)仍將維持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。過(guò)去 5 年全球風(fēng)電裝機(jī)容量年平均增長(zhǎng)速度超過(guò) %,2020全球的新增風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)超過(guò) 830 萬(wàn)千瓦。 (4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更加個(gè)性化。 2020 年中國(guó)除臺(tái)灣省外裝機(jī)容量 萬(wàn)千瓦。沿海、內(nèi)蒙古 和甘肅北部、黑龍江南部和吉林東部三個(gè)區(qū)域風(fēng)能最多 。利用風(fēng)速風(fēng)向、風(fēng)力測(cè)量?jī)x檢測(cè)實(shí)際模擬量和數(shù)字量或是電功率 ,傳遞給主控制器進(jìn)行運(yùn)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。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。在各類新能源開發(fā)利用中 ,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相對(duì)于其他能源開發(fā)是比較成熟的 ,并且具有大規(guī)模場(chǎng)地開發(fā)和商業(yè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)的條件。 19 世紀(jì)丹麥人首先研制出了風(fēng)力發(fā)電機(jī) ,在 1891年丹麥建成世界上第一座風(fēng)力發(fā)電站。人類對(duì)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(dòng)的風(fēng)磨 ,即為以風(fēng)車為動(dòng)力的磨坊。 關(guān)鍵詞 :風(fēng)力發(fā)電 ?；?PLC 的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC 的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 :近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)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(guò)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(duì)地球環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)影響。可編程控制器 。公元 12 世紀(jì)時(shí) ,歐洲開始使用風(fēng)車來(lái)抽水 ,碾磨谷物 ,海航中利用風(fēng)帆來(lái)推進(jìn)船只前進(jìn)等。此后在 20 世紀(jì) ,風(fēng)力發(fā)電蓬勃發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電可以完全避免像石油、煤炭等化石燃料發(fā)電所產(chǎn)生的大量污染物和二氧化碳排放。技術(shù)較為成熟 的專業(yè)制造企業(yè)大量出現(xiàn) ,單機(jī)容量從百千瓦提高到幾百千瓦 ,變漿機(jī)組技術(shù)成熟并進(jìn)入市場(chǎng) ,與失速機(jī)組在競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展。但在隨機(jī)性差異大 ,不確定因素多 ,非線性嚴(yán)重的風(fēng)電系統(tǒng)中 ,這種簡(jiǎn)單的控制方法也會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。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 。與2020 年當(dāng)年新增裝機(jī) 萬(wàn)千瓦相比 ,2020 年當(dāng)年新增裝機(jī)增長(zhǎng)率達(dá)到了254%。 圖 11 我國(guó)風(fēng)能資源分布圖 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r 在 20世紀(jì) 70年代 ,以美國(guó)為主的西方國(guó)家發(fā)生石油危機(jī)波及全球范圍后 ,許多國(guó)家開始尋求代替化石燃料的新能源 ,在研究風(fēng)力發(fā)電這一領(lǐng)域上 ,投入了相當(dāng)多的人力和物力 ,結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)理論 ,運(yùn)用新型材料 ,電機(jī) ,可編程控制器 ,計(jì)算機(jī)技術(shù) ,通信技術(shù) ,自動(dòng)化控制等最新開發(fā)成果 ,研發(fā)新一代的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 ,充分利用豐富的風(fēng)能資源 ,開創(chuàng)了一個(gè)綠色風(fēng)能時(shí)代。目前全世界風(fēng)電工業(yè)規(guī)模約為120 億美元 ,預(yù)計(jì)到 2020 年可望達(dá)到 1200 億美元。 亞洲地區(qū)風(fēng)力發(fā)電與西方國(guó)家相比發(fā)展相對(duì)比較緩慢 ,除了印度中國(guó) ,其它國(guó)家風(fēng)電裝機(jī)容量都很小。” 國(guó)際風(fēng)電發(fā)展方向有以下幾方面 : (1)變