2022年毕业设计开题报告--大型风力发电机组偏航控制系统.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 电信学院毕业设计开题报告姓 名专业电气工程自动化班级电气六班学 号指导老师题目类型工程设计题 目大型风力发电机组偏航掌握系统设计一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据,说明选题目的、意义,列出主要参考文献）人类社会进展的历史与能源的开发和利用水平亲密相关,每一次新型能源的开发都使人类经济的进展产生一次飞跃；在我们进入 21 世纪的今日,世界能源结构也正在孕 育着重大的转变,即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可连续能源系统转变；所 谓可再生能源就是取之不尽、用之不竭、与人类共存的能源；它包括太阳能、风能、生 物质能、地热能、 海洋能

2、等； 在这众多的可再生能源中, 目前进展最快、 商业化最广泛、经济上最适用的,当数风力发电；风能是一种洁净的可再生能源； 太阳辐射对地球表面的不匀称性加热是风的主要成 因；空气从高气压区向低气压区流淌就产生了风；地球自转、公转的影响和地势、地貌 的差异,加剧了空气流量和流向的变化,造成风速和风向的变化； 地球上大约有 2%的太 阳能被转化成风能；风力发电作为一种新的、安全牢靠的洁净能源,其优越性为越来越 多的人所熟悉；风力发电具有较好的经济效益和社会效益,风力发电技术的进展受到世界各国政府的高度重视；自从 20 世纪 80 岁月现代并网风力发电机组问世以来,随着桨叶空气动力 学、运算机技术、掌

3、握技术、发电机技术和新材料的进展,风力发电技术的进展极为迅速,单机容量从最初的数十千瓦级进展到最近进入风电场的兆瓦级机组；功率掌握方式从定桨距失速掌握向全桨叶变距和变速掌握进展 ; 运行牢靠性从 20 世纪 80岁月初的 50% 提高到 98%以上 ; 并且在风电场运行的风力发电机组全部可以实现集中掌握和远程掌握 ;风电场进展空间更加宽阔,已从内陆移到海上；风电的迅猛进展已经形成了规模庞大的产业,的进展,对促进国民经济的进展具有重要的意义；因此它仍可带动一批相关产业和产品但是,由于风能具有能量密度低、随机性和不稳固性的特点,风力发电机组是复杂 多变量非线性不稳固系统,因此,掌握技术是机组安全运

4、行的关键；而偏航掌握系统是 水平轴式风力发电机组必不行少的组成系统之一对风电机组利用风能起到特别庞大的 作用；参考文献名师归纳总结 1 李本立风力机结构动力学北京：北京航空航天高校出版社,2005第 1 页,共 5 页2 陈云程风力机设计与应用北京：机械工业出版社,20053 叶杭治风力发电机组的掌握技术北京：机械工业出版社,20024 宫靖远风电场工程技术手册北京：机械工业出版社,20045 胡寿松自动掌握原理北京：科学出版社,20006 陈立定电气掌握与可编程掌握器广州：华南理工高校出版社,2001- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 7 陈实 MW

5、级风力发电系统单机电气掌握技术讨论无功补偿和偏航掌握系统南京：航空航天高校出版社8 电气工程师手册编辑委员会电气工程师手册（第3 版）机械工业出版社9 沙占友集成化智能传感器原理与应用北京：电子工业出版社,200410 Bati A E Leabi S K NN Self-tuning Pitch Angle Controller of Wind Power Generation UnitJ Power Systems Conference and Exposition,2006,29：2022202911 Se Yu, Sakamoto R,Urasaki NOutput Power Lev

6、eling of W ind Farm Using Pitch Angle Control with Fuzzy Neural NetworkA in：Power Engineering Society General MeetingC 2006,1822二、主要设计内容、设计思想、解决的关键问题、拟采纳的技术方案及工作流程1. 主要设计内容 能满意测量要求的系统实现方案 风向测量装置 风速测量装置 偏航驱动装置 解缆、扭揽、失速爱护装置 报警装置 触摸屏完成系统上位掌握 系统元器件参数运算及选型择 硬件连接及软件调试2. 设计思路 掌握系统利用 ABB-PM556PLC 通过对运行过程中输入

7、信号的采集、传输、分析,来掌握风力发电机组的转速,以求达到功率最优的目的；假如发生故障或其他反常情形 能自动地检测并分析确定缘由,自动调整排除故障或进入爱护状态；系统包括掌握和监 测两部分；掌握部分设置了手动和自动两种模式；监测部分将各种传感器采集到的数据送到掌握器,经过处理作为掌握参数；掌握系统将风向通过风向传感器转换成0-24V 电压信号, 同时将风速信号通过风速传感器转换成 4-20mA电流,送入 PLC中,经过运算完成对实时信号的采集；软件程序主要完成比较和掌握指令下达：当风速大于3m/s 时,将风力机组切入；当风速大于25m/s,且连续时间超过 10 分钟时将风力机组切出；当风速大于

8、 30m/s 时,且连续时间超过 3 秒钟时将风力机组切出；风力发电机组额定风速 够打算风力机组叶片的偏转方向；10.5m/s ；而风向的测量信号能名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 温度传感器变送器PLC报警掌握温度传感器变送器控偏航掌握解缆掌握风速传感器变送器制扭缆掌握风向传感器变送器器失速掌握人机界面图 1 系统框图3. 解决的关键问题 3.1 风速测量系统 测量风速的主要目的就是完成风机自动追踪,由于当风轮叶片旋转平面与气流方向垂直时,风力机从流淌的空气中猎取的能量最大,因而风力机的输出功率最大能够使风 机尽可

9、能的在额定风速情形下运行,以达到最大功率输出的目的；风速的测量有使用旋转式风速计、散热式风速计和声学风速计（超声波风速计）,但是通常使用的绝大多数是旋转式风速计；3.2 风向测量系统 风向通过风向标指示；风向标一般是由尾翼、指向杆、平稳锤以及旋转主轴四部分 组成的首尾不对称的平稳装置；其重心在支撑轴的轴心上,整个风向标可以绕垂直轴自 由摇摆；在风的动压力作用下,取得指向的来向的一个平稳位置,即为风向的指示；传送和指示风向标所在方位的方法有电触点盘、其中最常用的是码盘；环形电位、自整角机和光电码盘四种类型,3.3 爱护系统 刹车系统其功能是当风力机需要停止运转或在大风时使风力机停止运转以达到维修

10、或爱护风力机的目的；在小型风力机中多采纳机械抱闸刹车方式实现制动停车,可以手动也可自动实现停车；在大中型风力机中多采纳液压或电气制动方式实现抱闸停车；解缆和扭揽爱护系统3.4 人机交互掌握系统 通过上位机完成一系列风机偏航掌握；在上位机添加各种组态模型,通过触摸屏显示,并直接下达掌握命令；3.5 软件程序 编写 PLC程序并调试,实现上述功能；4. 工作流程名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开头温度测量子程序扭缆掌握子程序温度报警Y温度爱护NN扭缆报警Y扭缆爱护N自动偏航N手动偏航Y风速测量子程序Y风向测量子程序 风

11、速测量子程序屏蔽扭缆爱护屏蔽自动解缆手动正转Y偏航电机正转N手动反转Y偏航电机反转N图 2 程序流程图三、毕业设计工作进度支配 第一周：查阅资料（包括外文资料） 、方案设计 其次周：查阅资料（包括外文资料） 、方案设计 第三周：选型、硬件设计 第四周：选型、硬件设计 第五周：软件设计 第六周：软件设计 第七周：软件调试名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第八周：软件调试 第九周：上机绘图、调试 第十周：上机绘图、调试 第十一周：画图、编写说明书 第十二周：画图、编写说明书指 导教 师意 见指导老师签字 _ 名师归纳总结 年月日第 5 页,共 5 页- - - - - - -