【正文】 Wind Power Based on PLC Abstract: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。可編程控制器 。最后進(jìn)行相關(guān)調(diào)試和仿真 ,利用 STEP7Micro/WIN32編程軟件對(duì) PLC程序進(jìn)行調(diào)試、仿真運(yùn)行和在線診斷等 ,使仿真結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。主要內(nèi)容包括電氣原理圖和設(shè)計(jì)流程圖的繪制 ,PLC、電氣元件的選型 ,發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)控制、偏航控制、溫度控制和變壓器控制等。隨著科技的不斷進(jìn)步 ,計(jì)算機(jī)和可編程控制的科研水平在提升 ,這對(duì)于風(fēng)電控制的研究又提供了新的途徑。基于 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。然而風(fēng)能是一種清潔、可再生的能源 ,在發(fā)電這一領(lǐng)域具有巨大的開發(fā)潛力和商業(yè)活力。針對(duì)風(fēng)能具有隨機(jī)性、不 確定性的特點(diǎn) ,本文用西門子可編程控制器S7200 來對(duì)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行控制。在論文中給出詳細(xì)的控制原理解釋和各模塊的功能介紹 ,并配有每一模塊的控制程序。 關(guān)鍵詞 :風(fēng)力發(fā)電 。偏航 。 programmable controller。 temperature control 目 錄 1 引言 選題背景與意義 自然界的風(fēng) ,是由于大氣運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的自然形式。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。此后 ,風(fēng)車和風(fēng)帆一直是人們主要的動(dòng)力機(jī)械。中國開始利用風(fēng)車作為動(dòng)力大約在 13 世紀(jì)中葉。最早的風(fēng)車是由一位名叫阿布羅拉的古波斯奴隸發(fā)明的 [1],它就是一種簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 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。 21世紀(jì)開始 ,風(fēng)能成為世界能源供應(yīng)的支柱之一。它的特點(diǎn)是生產(chǎn)運(yùn)用過程安全清潔 ,成本花費(fèi)較低 ,來源不受限制。風(fēng)力發(fā)電具有裝機(jī)容量增長快 ,成本下降快 ,安全環(huán)保等優(yōu)勢。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)模場地開發(fā)和商業(yè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)的條件。 大規(guī)模推廣風(fēng)力發(fā)電不僅在節(jié)能減排工作上做出了積極的貢獻(xiàn) ,而且這種能源開發(fā)方式的理念在社會(huì)和人群中得到廣泛的支持。 近代風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展可以分為三個(gè)階段 [2]:第一階段 ,在 20 世紀(jì) 70 至80 年代。丹麥和美國的研究水平提升最快 ,風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量也從幾十瓦發(fā)展到百千瓦。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。第三階段 ,21 世紀(jì)初。隨著單機(jī)容量提高 ,為應(yīng)對(duì)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?zhàn)兯僮儩{逐步成為兆千級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主流技術(shù)。主要的控制方式有人工手動(dòng)調(diào)控 ,計(jì)算機(jī)模擬 ,上下通信 ,預(yù)測調(diào)控 ,微控制器自動(dòng)檢測調(diào)控等。利用風(fēng)速風(fēng)向、風(fēng)力測量儀檢測實(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。所以在國際國內(nèi)范圍內(nèi) ,研究人員都致力于最合適的控制方式 ,例如模糊邏輯控制 ,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制 ,魯棒控制等。 基于現(xiàn)在風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的幾個(gè)主要趨勢 ,本文主要研究風(fēng)電機(jī)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(jī)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(duì)控制方法要求很高。本文運(yùn)用可編程控制器西門子S7200 作為主控制器 ,通過啟動(dòng)發(fā)電機(jī) ,偏航控制 ,變壓器控制和溫度控制等幾個(gè)模塊設(shè)計(jì) ,對(duì)不穩(wěn)定的風(fēng)做出相應(yīng)的控制 ,使得風(fēng)能得到最大程度的利用。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 。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 。我國風(fēng)能資源的分布除了具有空間上的差異以外 ,在時(shí)間上也有很大的差 異。而北方以及西北內(nèi)陸地區(qū) ,冬季風(fēng)勢力強(qiáng)勁 ,所以這些地區(qū)風(fēng)能資源主要集中在冬季。 2020 年中國除臺(tái)灣省外裝機(jī)容量 萬千瓦。 2020 年 ,我國的新增裝機(jī)容量已達(dá)到 630 萬千瓦 ,我國 總裝機(jī)容量翻兩倍達(dá)到了 1200 萬千瓦 ,已達(dá)到了上面所說的 2020 年風(fēng)電裝機(jī) 1000 萬千瓦的目標(biāo)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要零部件像是輪片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置、電控系統(tǒng)、塔架等已經(jīng)國產(chǎn)化 ,并且可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。 (2)單機(jī)容量進(jìn)一步增大。 (4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更加個(gè)性化。 在技術(shù)方面 ,美國 ,丹麥 ,德國等科技實(shí)力強(qiáng)勁的國家向風(fēng)電機(jī)偏航控制 ,變槳距控制 ,調(diào)整失速控制 ,自動(dòng)化調(diào)控等各方面進(jìn)行開發(fā) ,他們建立了各種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的風(fēng)能資源的測量 ,傳感和模擬系統(tǒng) ,擴(kuò)展了空氣動(dòng)力學(xué)方面的理論知識(shí) ,研制出了新一代的電機(jī) ,例如具有變速發(fā)電機(jī)、變極發(fā)電機(jī)、變速恒頻發(fā)電機(jī)、變滑差發(fā)電機(jī)、步進(jìn)低速發(fā)電機(jī)等。 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。不過在海陸線上建設(shè)風(fēng)力發(fā)電廠還存在技術(shù)的難度 ,需要投入巨額資金裝備和維護(hù) ,所以在美國 ,德國 ,中國等這樣的大國才進(jìn)行投產(chǎn)建設(shè)。過去 5 年全球風(fēng)電裝機(jī)容量年平均增長速度超過 %,2020全球的新增風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)超過 830 萬千瓦。 近年來美國的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展最高端 ,新增裝機(jī)容量 169 萬千瓦 ,總裝機(jī)容量達(dá)到 636 萬千瓦。 毋庸置疑 ,全球最重要的風(fēng)電市場