兆瓦级风电机组偏航系统的设计.doc

兆瓦级风电机组偏航系统的设计
自动化06-2 贺烨指导教师李爱莲
摘要风能是绿色能源。我国在风力发电上的投入和研究也正进入一个快速发展的时期。偏航控制一直未能取得有效的发展。针对这方面的问题,本论文展开了相应的设计。在设计过程主控制器选用了德国beckhoff的软PLC,文中对其硬件模块的组态和编程环境TwinCAT以及现场通讯协议Profibus-DP做了详细介绍和设计说明。偏航电机的控制选用了西门子G120变频器实现了变频调速,在恶劣环境下减小了偏航系统的振动。运用TwinCAT编程软件对偏航系统的四个部分:自动偏航、自动解缆、自动润滑、人工偏航的程序进行了编写。最后,在个人计算机进行了编译、下载和运行,在联机模式下,通过TwinCAT实时可视化的画面对各种状态进行了模拟运行,该偏航系统在各种状态下呈现出很好的控制效果。
关键词风力发电;偏航控制系统;软PLC
Abstract Wind energy is a green energy. Wind power will fleetly develop in China,too. the technology for yaw system wasn’t still developed for a long ,aim at this subject,related research and design will be reported in this controller used the German beckhoff soft PLC in the design process, Paper, the hardware modules to their configuration and programming environment TwinCAT and PROFIBUS-munication protocol site a detailed description and design specification. Electric motor control yaw selected Siemens G120 frequency converter frequency control in harsh environments reduces the yaw system vibration. TwinCAT programming software using the four parts of the yaw system: automatic yaw, automatic Cable release ,automatic lubrication, artificial yaw program was written. Finally, in the puter pile, download and run, in online mode, real-time visualization by TwinCAT picture of the various state simulation run, the yaw system in various states shows good control effect.
Key words Wind Power Generation; Yaw Control System; soft PLC
前言
能源是人类生存的基本要素,国民经济发展的主要物质基础。由于化石资源的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注,风力发电技术也随之得到迅猛发展。偏航控制机构是风力机特有的伺服系统,用于控制风电机组跟踪变化的风向,并且当电缆发生缠绕时,能够自动解缆的功能,并能够定时润滑偏航机械机构。
1 偏航控制系统硬件设计及选型
风力机的偏航系统由偏航检测机构、偏航控制机构和偏航驱动机构三大部分组成,其中偏航检测机构包括:风传感器、机舱位置传感器;偏航控制机构包括:偏航控制器、变频器;机械驱动机构包括:偏航轴承、偏航润滑系统、偏航驱动装置、偏航制动器。

风向信号作为偏航控制系统中最关键的输入信号,对其准确的测量将影响整个控制系统的性能。风作为矢量,既有大小,又有方向,其测量包括风向和风速两项。设计中测风感器采用的Thies Clima公司测风传感器,风向传感器型号:。风速传感器型号:4. 。
由于风力机总是选择最短距离最短时间内偏航对风,由于风向的变化随意性,风力机有可能长时间往一个方向偏航对风,这样就会造成电缆的缠绕,如果缠绕圈过多,超过了规定值,将造成电缆的损坏。为了防止这种现象的发生,