风力发电机组偏航系统设计

摘要： 本文首先分析了偏航系统的工作原理，然后以西门子S7—200PLC为控制器，触摸屏为监控器，设计了硬件系统。整个硬件系统采用了闭环结构。根据偏航控制要求，设计了自动对风偏航、人工偏航控制算法、自动解缆控制算法、90侧风控制算法。本设计不仅提高了风能利用率，增大了发电效率。而且还保证了整个系统的安全性、稳定性。 第一章 绪论??? 31.1课题背景??? 31.2 国内外风力发电现状与趋势??? 41.2.1 国外风电发展现状与趋势??? 41.2.2 国内风电发展现状与趋势??? 51.3研究目的和意义??? 51.4课题主要设计的内容??? 6第二章 风力发电偏航系统总体介绍??? 62.1 偏航控制系统原理??? 72.2各机构简介??? 72.3偏航控制??? 92.4制动控制??? 9第三章 硬件系统配置??? 103.1偏航系统的组成??? 103.2偏航控制机构??? 103.2.1风向传感器??? 103.2.2偏航控制器??? 123.2.3解缆传感器??? 123.3偏航控制系统硬件设计??? 123.3.1偏航控制系统总体设计结构与思想??? 123.3.2偏航控制系统硬件电路图??? 143.3.3偏航控制系统设计各组成器件简介、选型及原理??? 153.4偏航控制系统设计流程图??? 163.5结论与分析??? 17第四章 软件系统设计??? 174.1软件总体设计流程：??? 174.2 I/O对照表??? 204.3偏航系统控制过程分析??? 204.3.1自动偏航??? 204.3.2 90度侧风控制??? 214.3.3人工偏航控制??? 224.3.4自动解缆??? 224.3.5阻尼刹车??? 234.4 偏航系统基本步骤设计??? 234.4.1 自动偏航??? 234.4.2 自动解缆??? 254.4.3 手动解缆??? 264.5 偏航系统具体程序??? 264.5.1 自动偏航程序??? 264.5.2 自动解缆程序??? 294.5.3 手动解缆程序??? 304.5.4? 90°侧风程序??? 314.5结束语??? 34第五章 总结与展望??? 345.1 总结??? 345.2 展望??? 35第六章 参考资料及文献??? 35致谢??? 36 研究目的和意义 新的电网规程规定风机和风场必须能够解决电网故障时的运行的问题，即在 电网出现故障后一旦电网电压恢复正常，必须能够重新开始发电。这种规则己经 在德国和丹麦等一些国家实行了，它将会影响到将来风力发电系统的选择，这就是说将来的风力发电系统必须具有电网故障穿越的能力，为了实现这种功能，必须要作相应的工业化研究。 随着大众能源短缺和环境污染问题的严重加剧，风能作为可再生绿色能源，对其开发利用十分必要 。在风力发电中，为了提高风能利用率，风力发电机组的偏航系统要具有自动偏航的功能，即偏航系统要自动准确对风。风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式。被动偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式。除此之外，偏航系统还必须具备故障检测功能。 本设计采用西门子S7—200PLC作为控制器。用闭环控制方式对风向角与偏航角偏差进行校正。同时进行了控制流程设计，考虑了可能出现的故障，提高了系统的可靠性、安全性。 课题主要设计的内容 ?本课题主要设计的内容是风力偏航系统的设计组成和PLC控制系统设计,主要由以下内容组成： （1）介绍了风力偏航系统的基本内容，包括风力偏航系统的发展现状以及风力偏航系统的流程； （2）介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对风力偏航控制系统进行设计分析； （3）具体分析设计风力偏航系统的硬件系统； （4）具体分析设计风力偏航系统的软件系统；